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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung:
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Diese Erfindung betrifft eine Schaltung
zum Erzeugen einer internen Spannung, welche Schaltung innerhalb
einer Halbleitervorrichtung vorgesehen ist und eine zu einer internen
Schaltung der Halbleitervorrichtung zuzuführende interne Spannung aus
einer von außerhalb
eingegebenen externen Spannung erzeugt.
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Beschreibung des zugehörigen Standes
der Technik:
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Als Technik, die sich auf diesen
Typ von Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung bezieht, ist
eine solche bekannt, die beispielsweise in der offengelegten japanischen
Patentanmeldung Nr. 6-96596 (Offenlegungstag: 8. April 1994) offenbart
ist. 7 zeigt ein Beispiel
für eine
Kennlinie einer internen Spannung gegenüber einer externen Spannung
einer herkömmlichen
Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung. In 7 zeigt die interne Spannung eine solche
konstante Spannungskennlinie, dass dann, wenn die externe Spannung
von 0 bis zu einer Spannung VN reicht (erster Spannungsabschnitt
oder -bereich), die externe Spannung als die interne Spannung ausgegeben
wird, und dann, wenn die externe Spannung von der Spannung VN bis
zu einer Grenzspannung VT reicht (zweiter Spannungsabschnitt oder
-bereich), ungeachtet der externen Spannung eine konstante Spannung
ausgegeben wird. Weiterhin zeigt die interne Spannung eine solche
Kennlinie variabler Spannung, dass eine Spannung ausgegeben wird,
die bei der letzten Stufe des zweiten Spannungsbereichs vertikal
ansteigt und von der Spannung an linear ansteigt, die bei der letzten
Stufe des zweiten Spannungsbereichs in einem Abschnitt oder einem
Bereich (einem dritten Spannungsbereich) angestiegen ist, in welchem
die externe Spannung größer als
die oder gleich der Grenzspannung VT wird.
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Mit dem Ziel zum Durchführen eines
Sortiertests für
einen anfänglichen
Fehler und eines Zuverlässigkeitstests
an neu entwickelten Halbleitervorrichtungen wird ein Einbrenntest
bzw. Burn-in-Test zum Anlegen einer Quellenspannung, die höher ist,
als es normal spezifiziert ist, an hergestellte Halbleitervorrichtungen,
um sie unter hohen Temperaturen zu aktivieren, auf jede hergestellte
Halbleitervorrichtung angewendet. Während des Einbrenntestes wird
die Halbleitervorrichtung im dritten Spannungsbereich aktiviert.
Während
des Normalbetriebs wird andererseits die Halbleitervorrichtung im
zweiten Spannungsbereich aktiviert. Ob die Halbleitervorrichtung
im zweiten Spannungsbereich oder im dritten Spannungsbereich aktiviert
werden sollte, wird gemäß dem Pegel
einer angelegten externen Spannung gesteuert. Weiterhin wird das
Umschalten zwischen den Spannungsbereichen durch Ändern des
Pegels der externen Spannung ausgeführt.
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Jedoch wird bei der herkömmlichen
Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung dann, wenn aufgrund
der Erzeugung eines Rauschens oder von ähnlichem in der Nähe der Grenzspannung
VT entsprechend einer Stelle zum Umschalten vom zweiten Spannungsbereich
zum dritten Spannungsbereich oder vom dritten Spannungsbereich zum
zweiten Spannungsbereich Schwankungen bezüglich der externen Spannung auftreten,
der Abschnitt oder Bereich der internen Spannung nicht geeignet
auf entweder den zweiten Spannungsbereich oder den dritten Spannungsbereich
eingestellt und wird somit instabil, was in der Ausgabe einer instabilen
internen Spannung von der Schaltung zum Erzeugen einer internen
Spannung resultiert.
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EP 0 613 071 A2 offenbart eine integrierte
Halbleiterschaltungsvorrichtung, die eine Ausgangsspannung für einen
Einbrenntest-Betrieb erzeugen kann. Eine Vorüberwachungsschaltung empfängt eine
externe Spannung und eine Referenzspannung als Eingabe, und basierend
darauf wird ein Freigabesignal ausgegeben, das eine Vergleichsschaltung
und einen Spannungsteiler, der eine Teilspannung zur Vergleichsschaltung ausgibt,
freigibt oder sperrt. Basierend auf der Ausgabe der Vergleichsschaltung
gibt ein eingebauter Abwärts-Spannungsgenerator
entweder eine konstante Spannung oder eine Einbrenntestspannung
in Abhängigkeit
von der externen Spannung aus.
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US
5,184,031 offenbart eine integrierte Halbleiterschaltung,
die eine Erfassungsschaltung enthält, die eine externe Leistungsversorgungsspannung
erfasst, und dann, wenn der Wert größer als ein vorbestimmter Wert
ist, arbeitet die interne Abwärtsschaltung
zum Ausgeben einer entsprechenden Ausgangsspannung.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts des Vorangehenden ist
es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung zum
Erzeugen einer internen Spannung zu schaffen, die eine stabile interne
Spannung daraus ausgeben kann.
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Zum Erreichen der obigen Aufgabe
schafft die vorliegende Erfindung eine Schaltung zum Erzeugen einer
internen Spannung, wie sie im unabhängigen Anspruch 1 definiert
ist. Die abhängigen
Ansprüche
definieren besondere Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
stellt eine Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zur Verfügung, wobei
die Spannungsteilerschaltung die Abhängigkeit des Spannungsteilungsverhältnisses
von einer Temperatur frei einstellen kann.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
stellt eine Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zur Verfügung, wobei
die Spannungsteilerschaltung folgendes enthält:
eine Spannungsteilungs-Lastschaltung,
wobei drei oder mehrere Lastelemente in Reihe geschaltet sind, wobei die
einen Enden der Lastelemente jeweils an die externe Spannung angeschlossen
sind und eine Erdungsspannung und irgendwelche Stellen, bei welchen
die Lastelemente miteinander verbunden sind, als Anschluss zum Ausgeben
der Teilspannung verwendet wird, wobei die externe Spannung durch
eine externe quellenseitige Lastschaltung geteilt oder teilweise
aufgeteilt wird, die sich von der externen Spannung zum Ausgangsanschluss
erstreckt, und eine erdungs-quellenseitige Lastschaltung, die sich
vom Ausgangsanschluss zur Erdungsspannung erstreckt, und
eine
Umschaltschaltung zum Schließen
bzw. Kurzschließen
oder Öffnen
bzw. Betreiben im Leerlauf von Anschlüssen eines vorbestimmten obigen
Lastelements gemäß dem Bestimmungssignal,
um dadurch ein Spannungsteilungsverhältnis der Spannungsteilungs-Lastschaltung
auf das erste oder das zweite Spannungsteilungsverhältnis einzustellen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
stellt eine Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zur Verfügung, wobei
die Spannungsteilungs-Lastschaltung
Widerstände
als die Lastelemente verwendet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
stellt eine Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zur Verfügung, wobei
die Spannungsteilungs-Lastschaltung
die Abhängigkeit
des Spannungsteilungsverhältnisses
von einer Temperatur durch Ausbilden des Widerstandes der externen
quellenseitigen Lastschaltung und des Widerstandes der erdungs-quellenseitigen
Lastschaltung aus Widerstandsmaterialien von zwei oder mehr Typen
frei einstellen kann, die bezüglich
eines Temperaturkoeffizienten voneinander unterschiedlich sind.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
stellt eine Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zur Verfügung, wobei
die Spannungsteilungs-Lastschaltung
eine Vielzahl von Widerständen
enthält,
die nicht durch die Umschaltschaltung gesteuert werden, welche jeweils
für die
externe quellenseitige Lastschaltung und die erdungs-quellenseitige
Lastschaltung vorgesehen sind, und die Abhängigkeit des Spannungsteilungsverhältnisses
von einer Temperatur durch jeweiliges Ausbilden der Vielzahl von
Widerständen aus
Widerstandsmaterialien von zwei oder mehreren Typen frei einstellen
kann, die bezüglich
eines Temperaturkoeffizienten voneinander unterschiedlich sind.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
stellt eine Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zur Verfügung, wobei
die Spannungsteilungs-Lastschaltung
Polysilizium oder eine n- oder p-Typ-Silizium-Diffusionsschicht
als die Widerstandsmaterialien verwendet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
stellt eine Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zur Verfügung, wobei
die Umschaltschaltung eines oder eine Vielzahl von Kurzschluss-Umschaltelementen
hat, die parallel zu den Lastelementen geschaltet sind, um gegenüber der
Spannungsteilungs-Lastschaltung kurzgeschlossen zu werden, und aktiviert
wird, um die Kurzschluss-Umschaltelemente gemäß dem Bestimmungssignal in
einen leitenden Zustand oder einen nichtleitenden Zustand zu bringen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
stellt eine Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zur Verfügung, wobei
die Umschaltschaltung einen MOS-Transistor
als das Kurzschluss-Umschaltelement verwendet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
stellt eine Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zur Verfügung, wobei
die Spannungsteilerschaltung weiterhin Einstellsicherungen zum Kurzschließen zwischen
den Anschlüssen
des vorbestimmten Lastelements der Lastelemente enthält und das
Spannungsteilungsverhältnis
der Spannungsteilungs-Lastschaltung durch Auftrennen irgendeiner
der Einstellsicherungen einstellen kann.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
stellt eine Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zur Verfügung, wobei
die Vergleichsschaltung folgendes enthält:
einen Komparator mit
einem inversen Eingangsanschluss und einem nicht inversen Eingangsanschluss,
denen jeweils die Referenzspannung und die Teilspannung zugeführt werden,
und
eine Treiberschaltung, die in Reaktion auf ein vom Komparator
ausgegebenes Signal angetrieben wird, um das Bestimmungssignal auszugeben.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
stellt eine Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zur Verfügung, wobei
der Generator für
eine variable Spannung einen Ausgangsanschluss hat, der an einen
Eingangsanschluss der Ausgangsschaltung angeschlossen ist, und aktiviert
wird, um die variable Spannung zur Ausgangsschaltung auszugeben,
wenn das Bestimmungssignal der zweite logische Wert ist, und deaktiviert
wird, um die Ausgabe der variablen Spannung zur Ausgangsschaltung
zu stoppen, wenn das Bestimmungssignal der erste logische Wert ist,
und
der Generator für
eine konstante Spannung einen Ausgangsanschluss hat, der an den
Eingangsanschluss der Ausgangsschaltung angeschlossen ist, und aktiviert
wird, um die konstante Spannung zur Ausgangsschaltung auszugeben,
wenn der Generator für
eine variable Spannung ein Ausgeben stoppt, und deaktiviert wird,
um die Ausgabe der konstanten Spannung zur Ausgangsschaltung zu
stoppen, wenn der Generator für
eine variable Spannung aktiviert ist.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
stellt eine Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zur Verfügung, wobei
der Generator für
eine variable Spannung folgendes enthält:
ein Umschaltelement
mit einem Steueranschluss, dem das Bestimmungssignal eingegeben
wird, welches Element geöffnet
wird, wenn das Bestimmungs signal der erste logische Wert ist, und
in einen leitenden Zustand gebracht wird, wenn das Bestimmungssignal
der zweite logische Wert ist, und
ein Abwärts-Lastelement, das in Reihe
zum Umschaltelement geschaltet ist, und
wobei der Generator
für eine
konstante Spannung folgendes enthält:
einen Differentialverstärker mit
einem inversen Eingangsanschluss, dem die Referenzspannung zugeführt wird,
ein
erstes Aufwärts-Lastelement,
das zwischen einem nicht inversen Anschluss des Differentialverstärkers und dem
Eingangsanschluss der Ausgangsschaltung vorgesehen ist,
ein
zweites Aufwärts-Lastelement,
das zwischen dem nicht inversen Anschluss des Differentialverstärkers und einer
Erdungsspannung vorgesehen ist, und
einen PMOS-Transistor,
dessen Gate-, Source- und Drainelektroden jeweils an einen Ausgangsanschluss
des Differentialverstärkers,
die externe Spannung und den Eingangsanschluss der Ausgangsschaltung
angeschlossen sind, wobei der PMOS-Transistor gesperrt wird, wenn
das Umschaltelement in einen leitenden Zustand gebracht wird, um
den Generator für
eine konstante Spannung zu aktivieren.
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Somit wird gemäß der Schaltung zum Erzeugen
einer internen Spannung der vorliegenden Erfindung eine Hysterese-Kennlinie
einer internen Spannung durch Umschalten einer Kennlinie einer internen
Spannung von einer Kennlinie einer konstanten Spannung zu einer
Kennlinie einer variablen Spannung zugeteilt, wenn eine externe
Spannung eine zweite Grenzspannung ist, und durch Umschalten der
Kennlinie der internen Spannung von der Kennlinie für eine variable
Spannung zu der Kennlinie für
eine konstante Spannung, wenn die externe Spannung eine erste Grenzspannung
ist, die kleiner als die zweite Grenzspannung ist. Als Ergebnis
wird verhindert, dass die interne Spannung, die zuerst in die Kennlinie
für eine
variable Spannung von der Kennlinie für eine konstante Spannung eingetreten
ist, aufgrund von Schwankungen bei der externen Spannung zur Kennlinie
für eine
konstante Spannung zurückgebracht
wird. Weiterhin wird verhindert, dass die interne Spannung, die
zuerst in die Kennlinie für
eine konstante Spannung von der Kennlinie für eine variable Spannung eingetreten
ist, aufgrund von Schwankungen bei der externen Spannung zu der
Kennlinie für
eine variable Spannung zurückkehrt.
Darüber
hinaus kann selbst dann, wenn die externe Spannung in der Nähe des Umschaltens
zwischen den Kennlinien instabil ist, die interne Spannung stabil
ausgegeben werden. Ein Abschnitt oder ein Bereich für die externe
Spannung zum Liefern der Kennlinie für eine konstante Spannung und
ein Abschnitt oder ein Bereich für
eine externe Spannung zum Liefern der Kennlinie für eine variable
Spannung können
verglichen mit dem Stand der Technik beide vergrößert werden.
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Weiterhin können gemäß der Schaltung zum Erzeugen
einer internen Spannung einer weiteren Erfindung Schwankungen bezüglich der
ersten und der zweiten Grenzspannungen in Bezug auf Temperaturen
aufgrund einer Schwankung bezüglich
einer Referenzspannung im Bezug auf die Temperatur durch freies
Einstellen der Abhängigkeit
eines Spannungsteilungsverhältnisses
einer Spannungsteilerschaltung von der Temperatur korrigiert werden.
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Darüber hinaus kann gemäß der Schaltung
zum Erzeugen einer internen Spannung der weiteren Erfindung ein
Spannungsteilungsverhältnis
einer Spannungsteilungs-Lastschaltung
durch Öffnen
oder Auftrennen von Einstellsicherungen eingestellt werden, um ein
vorbestimmtes Lastelement frei kurzzuschließen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Während
sich an die Beschreibung Ansprüche
anschließen,
die den Gegenstand besonders herausstellen und unterscheidend beanspruchen,
der als die Erfindung angesehen wird, wird geglaubt, dass die Erfindung,
die Aufgaben und Merkmale der Erfindung und ihre weiteren Aufgaben,
Merkmale und Vorteile besser aus der folgenden Beschreibung in Zusammenhang
mit den beigefügten
Zeichnungen verstanden werden, wobei:
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1 ein
Diagramm ist, das eine Schaltungskonfiguration einer Schaltung zum
Erzeugen einer internen Spannung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Diagramm ist, das eine Ausgangsspannungskennlinie darstellt, die
durch das in 1 gezeigte
erste Ausführungsbeispiel
erhalten wird;
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3 ein
Schaltungsdiagramm ist, das eine beim in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel
verwendete Spannungsteilerschaltung zeigt, die ein Spannungsteilungsverhältnis einstellen
kann;
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4 ein
Diagramm zum Beschreiben von Schwankungen bezüglich einer Grenzspannung in
Bezug auf Temperaturen ist;
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5 ein
Diagramm zum Beschreiben des Betriebs zum Korrigieren einer Grenzspannung
in Bezug auf Schwankungen bezüglich
einer Temperatur ist, welche bei einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auftreten;
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6 ein
Schaltungsdiagramm ist, das eine weitere beim zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendete Spannungsteilerschaltung zeigt;
und
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7 ein
Diagramm ist, das eine Ausgangsspannungskennlinie einer Schaltung
zum Erzeugen einer internen Spannung darstellt, welche für den zugehörigen Stand
der Technik beschreibend ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Hierin nachfolgend werden bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
eine Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Schaltung zum Erzeugen einer internen
Spannung weist einen Referenzspannungsgenerator 100, eine
Verstärkerschaltung 110,
die als Konstantspannungsgenerator dient, eine Spannungsteilerschaltung 120,
eine Vergleichsschaltung 130, einen Einbrennspannungsgenerator 150, der
als Generator für
eine variable Spannung dient, und eine Schaltung zur Ausgabe der
internen Spannung 160 auf.
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Der Referenzspannungsgenerator 100 ist
eine Schaltung zum Erzeugen einer vorbestimmten Referenzspannung
VREF unabhängig
von einer externen Spannung. Die Referenzspannung VREF ist beispielsweise
im Bereich von 1,3 [V] bis 1,4 [V].
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Die Verstärkerschaltung 110 enthält einen
Differentialverstärker,
der aufgebaut ist aus einem NMOS-Transistor N1, zu dessen Gateelektrode
die Referenzspannung VREF zugeführt
wird, einem NMOS-Transistor N2, dessen Sourceelektrode elektrisch
mit einer Sourceelektrode des NMOS-Transistors N1 verbunden ist
und der zusammen mit dem NMOS-Transistor N1 ein differentielles
Paar bildet, einem NMOS-Transistor N3, der als Konstantstromquelle
aktiviert wird und der Gate- und Drainelektroden hat, die jeweils
elektrisch mit der Gateelektrode des NMOS-Transistors N1 und mit der Sourceelektrode
des NMOS-Transistors N1 verbunden sind, und eine Sourceelektrode
hat, die elektrisch geerdet ist, einem PMOS-Transistor P1, dessen Source- und Drainelektroden
jeweils elektrisch mit einer externen Spannung VEXT und einer Drainelektrode
des NMOS-Transistors N1 verbunden sind, und einem PMOS-Transistor
P2, dessen Gate-, Drain- und Sourceelektroden jeweils elektrisch
mit der Gateelektrode des NMOS-Transistors N1, einer Drainelektrode
des NMOS-Transistors N2 und der externen Spannung VEXT verbunden
sind, dessen Gate- und Drainelektroden gemeinsam miteinander verbunden
sind und der zusammen mit dem PMOS-Transistor P1 ein Lastpaar bildet
und der die Drainelektrode des NMOS-Transistors N1 als Ausgangsanschluss
verwendet. Weiterhin hat die Verstärkerschaltung 110 einen
PMOS-Transistor P3, dessen Gate- und Sourceelektroden jeweils elektrisch
mit der Drainelektrode des NMOS-Transistors N1 und der externen Spannung
VEXT verbunden sind, einen Widerstand R1 (entsprechend einem ersten
Verstärkungs-
oder Hochfahr-Lastelement),
der zwischen der Drainelektrode des PMOS-Transistors P3 und einer
Gateelektrode des NMOS-Transistors N2 vorgesehen ist, und einen
Widerstand R2 (entsprechend einem zweiten Hochfahr-Lastelement),
der zwischen der Gateelektrode des NMOS-Transistors N2 und einer
Erdungsspannung vorgesehen ist. Die Verstärkerschaltung 110 verwendet
die Drainelektrode des PMOS-Transistors P3 als Ausgangsanschluss
INTN und erzeugt eine konstante Spannung VINTN unabhängig von
der externen Spannung VEXT entsprechend dem Pegel der Referenzspannung
VREF vom Ausgangsanschluss INTN. Zu dieser Zeit gilt VINTN = VREF × (R1 +
R2)/R2. Diese Konstantspannung VINTN ist beispielsweise 3,3 [V].
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Die Spannungsteilerschaltung 120 hat
eine Spannungsteilungs-Lastschaltung, wobei Widerstände R4,
R5 und R6 in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet sind, wobei
ein Ende des Widerstands R4 elektrisch an die externe Spannung VEXT
angeschlossen ist, ein Ende des Widerstands R6 elektrisch geerdet
ist, und eine Stelle, bei welcher die Widerstände R5 und R6 miteinander verbunden
sind, als Anschluss zum Ausgeben einer teilweise aufgeteilten Spannung
Va verwendet werden, wodurch ein Bruchteil der externen Spannung VEXT
durch eine externe quellenseitige Lastschaltung, die aus den Widerständen R4
und R5 zusammengesetzt ist, und eine erdungs-quellenseitige Lastschaltung,
die aus dem Widerstand R6 zusammengesetzt ist, verfügbar gemacht
wird, und wobei ein PMOS-Transistor P4 als eine Umschaltschaltung
verwendet wird, die parallel zum Widerstand R4 geschaltet ist, um
den Widerstand R4 im Kurzschluss oder im Leerlauf zu betreiben.
Wenn der Transistor P4 in einem AUS-Zustand ist, bildet die Spannungsteilerschaltung 120 einen
Bruchteil von der externen Spannung VEXT in einem Spannungsteilungsverhätnis (einem
ersten Spannungsteilungsverhältnis),
das durch das Verhältnis
zwischen dem gesamten Widerstandswert der in Reihe geschalteten
Widerstände
R4 und R5 und dem Widerstandswert des Widerstands R6 bestimmt ist.
Andererseits bidet die Spannungsteilerschaltung 120 dann,
wenn der Transistor P4 in einem EIN-Zustand ist, einen Bruchteil
von der externen Spannung VEXT in einem Spannungsteilungsverhältnis (einem
zweiten Spannungsteilungsverhältnis),
das durch das Verhältnis
zwischen den Widerstandswerten der Widerstände R5 und R6 bestimmt ist. Eine
Spannung Va1, die durch Bilden des Bruchteils der externen Spannung
VEXT im ersten Spannungsteilungsverhältnis erhalten wird, wird VEXT × R6/(R4
+ R5 + R6), und eine Spannung Va2, die durch Bilden des Bruchteils
der excternen Spannung VEXT im zweiten Spannungsteilungsverhältnis erhalten
wird, wird VEXT × R6/(R5
+ R6). Die jeweiligen Widerstandswerte von R4, R5 und R6 sind so
eingestellt, dass Va2 (= VT1 × R6/(R5
+ R6)) zu der Zeit gilt, zu welcher die externe Spannung VEXT eine
erste Grenzspannung VT1 ist, und Va1 (= VT2 × R3/(R4 + R5 + R6)) zu der
Zeit gilt, zu welcher die externe Spannung VEXT eine zweite Grenzspannung
VT2 ist, beide gleich VREF sind. Voreingestellte Werte für VT1 und
VT2 sind beispielsweise jeweils 6,55 [V] und 6,85 [V] (d. h. VT1
= 6,55 [V] und VT2 = 6,85 [V]).
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Die Vergleichsschaltung 130 enthält einen
Komparator C1 mit einem inversen Eingangsanschluss (-), dem die
Referenzspannung VREF zugeführt
wird, und einem nicht inversen Eingangsanschluss (+), dem die Spannung
Va zugeführt
wird, und eine Treiberschaltung von einem Typ, bei welchem Inverter
I1, I2 und I3 elektrisch in Reihe geschaltet sind, und ein Ausgangsanschluss
des Inverters I3 elektrisch an die Gateelektrode des PMOS-Transistors
P4 der Spannungsteilerschaltung 120 angeschlossen ist.
Der Komparator C1 vergleicht den Pegel der Referenzspannung VREF
mit demjenigen der Spannung Va. Wenn Va < VREF gilt, dann gibt der Komparator
C1 eine Ausgangsspannung Va eines logischen Pegels "niedrig" (der hierin nachfolgend als "L" ausgedrückt wird) daraus aus. Wenn
Va ≥ VREF
gilt, dann gibt der Komparator C1 eine Ausgangsspannung Vb eines
logischen Pegels "hoch" (der hierin nachfolgend
als "N" dargestellt wird)
daraus aus. Die Treiber schaltung gibt eine Bestimmungs- oder Entscheidungsspannung
Vc aus, die zu "N" (entsprechend einem ersten
logischen Wert) gebracht ist, wenn Vb auf "L" ist,
und eine Entscheidungsspannung Vc, die zu "L" (entsprechend
einem zweiten logischen Wert) gebracht ist, wenn Vb "H" ist. Der PMOS-Transistor P4 der Spannungsteilerschaltung 120 wird
AUS-geschaltet, wenn Vc = "H" gilt, wohingegen
er EIN-geschaltet wird, wenn Vc = "L" gilt.
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Der Einbrennspannungsgenerator 150 enthält einen
PMOS-Transistor P5, zu dessen Gateelektrode die Entscheidungsspannung
Vc zugeführt
wird und dessen Sourceelektrode elektrisch an die externe Spannung
VEXT angeschlossen ist, und einen Widerstand R3, der zwischen einer
Drainelektrode des PMOS-Transistors P5 und dem Ausgangsanschluss
INTN der Verstärkerschaltung 110 vorgesehen
ist. Weiterhin verwendet der Einbrennspannungsgenerator 150 einen
Anschluss des Widerstands R3 auf der Seite der Verstärkerschaltung 110 als
Ausgangsanschluss INTB. Wenn der PMOS-Transistor P5 EIN-geschaltet
wird, wird der Einbrennspannungsgenerator 150 aktiviert,
um eine Einbrennspannung (eine variable Spannung) VINTB mit einem
Wert, der größer als
die konstante Spannung VINTN der Verstärkerschaltung 110 ist,
vom Ausgangsanschluss INTB auszugeben. Zu dieser Zeit gilt VINTB
= VEXT × (R1
+ R2)/(R1 + R2 + R3). Wenn der Einbrennspannungsgenerator 150 aktiviert
wird, so dass die an den Ausgangsanschluss INTN der Verstärkerschaltung 110 angelegte
Spannung auf VINTB erhöht
wird, auf welche oben Bezug genommen ist, wird der PMOS-Transistor
P3 AUS-geschaltet, so dass die Verstärkerschaltung 110 die
Ausgabe der konstanten Spannung VINTN daraus stoppt.
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Die Schaltung zur Ausgabe einer internen
Spannung 160 ist eine Schaltung zum Zuführen der konstanten Spannung
VINTN, die von der Verstärkerschaltung 110 eingegeben
wird, oder der Einbrennspannung VINTB, die vom Einbrennspannungsgenerator 150 eingegeben
wird, zu einer internen Schaltung (nicht gezeigt) als eine interne
Spannung VINT.
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Übrigens
bilden die Spannungsteilerschaltung 120 und die Vergleichsschaltung 130 eine
Erfassungseinrichtung. Wenn die Erfassungseinrichtung erfasst, dass
die externe Spannung VEXT auf die zweite Grenzspannung VT2 oder
darüber
erhöht
worden ist, ändert
die Erfassungseinrichtung die Entscheidungsspannung Vc von "H" zu "L". Wenn andererseits
die Erfassungseinrichtung erfasst, dass die externe Spannung VEXT
auf die erste Grenzspannung VT1 oder darunter reduziert worden ist, ändert die
Erfassungseinrichtung die Entscheidungsspannung Vc von "L" zu "H".
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Als nächstes wird der Betrieb der
in 1 gezeigten Schaltung
zum Erzeugen einer internen Spannung beschrieben. 2 ist ein Diagramm, das eine Eingangs/Ausgangs-Spannungskennlinie
der in 1 gezeigten Schaltung
zum Erzeugen einer internen Spannung zeigt, d. h. eine Kennlinie
einer internen Spannung VINT über
eine externe Spannung VEXT. Gemäß 1 entspricht ein erster
Spannungsabschnitt oder -bereich entsprechend 0 ≤ VEXT < VEXTN (= VINTN) einem Abschnitt oder
Bereich, in welchem die externe Spannung VEXT als die interne Spannung
VINT ausgegeben wird. Ein zweiter Spannungsbereich, in welchem auf
eine Reduzierung bezüglich
VEXT VEXTN < VEXT < VT1 gilt und auf
eine Erhöhung
bezüglich
VEXT VEXTN ≤ VEXT < VT2 gilt, entspricht
einer Kennlinienzone oder einem Kennlinienbereich konstanter Spannung,
in welcher bzw. in welchem ungeachtet der externen Spannung VEXT
die konstante Spannung VINTN ausgegeben wird. Ein dritter Spannungsbereich,
in welchem auf die Reduzierung bezüglich VEXT hin VT1 < VEXT gilt und auf
die Erhöhung
bezüglich
VEXT hin VT2 < VEXT
gilt, entspricht einem Kennlinienbereich variabler Spannung, in
welchem die Einbrennspannung VINTB (> VINTN) proportional zur externen Spannung VEXT
ausgegeben wird. Somit ist die Grenzspannung VT2, bei welcher eine
Kennlinie konstanter Spannung bei der Erhöhung bezüglich VEXT zu einer Kennlinie
variabler Spannung geändert
wird, unterschiedlich von der Grenzspannung VT1, bei welcher die
Kennlinie variabler Spannung mit dem Abfallen bezüglich VEXT
zur Kennlinie konstanter Spannung geändert wird. Die interne Spannung
VINT hat eine Hysterese-Kennlinie in Bezug auf die externe Spannung
VEXT (nur das Umschalten zwischen dem zweiten Spannungsbereich und
dem dritten Spannungsbereich zu der Zeit der Erhöhung bezüglich einer externen Spannung
und das Umschalten zwischen dem zweiten Spannungsbereich und dem
dritten Spannungsbereich zu der Zeit der Erniedrigung bezüglich einer
externen Spannung sind bei der in 1 gezeigten
Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung voneinander unterschiedlich). Übrigens
stellt die 2 auch Kennlinien
der Referenzspannung VREF, der Spannung Va und der Ausgangsspannung
Vb des Komparators C1 in Bezug auf die externe Spannung VEXT gleichzeitig
mit den obigen Kennlinien dar.
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Im ersten Spannungsbereich ist der
PMOS-Transistor P1 des Einbrennspannungsgenerators 150 AUS-geschaltet
und ist der PMOS-Transistor P3 der Verstärkerschaltung 110 EIN-geschaltet.
Somit wird die externe Spannung VEXT als die in terne Spannung VINT
wie sie ist durch den PMOS-Transistor P3 und die Schaltung zur Ausgabe
einer internen Spannung 160 ausgegeben.
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Zuerst wird der Betrieb der Schaltung
zum Erzeugen einer internen Spannung beim Kennlinienbereich konstanter
Spannung entsprechend dem zweiten Spannungsbereich beschrieben.
In diesem Bereich legt die Verstärkerschaltung 110 eine
Spannung (entsprechend einer an die Drainelektrode des NMOS-Transistors
N1 angelegten Spannung), die vom Differentialverstärker ausgegeben
wird, in Reaktion auf eine Veränderung
bezüglich
der externen Spannung VEXT an die Gateelektrode des PMOS-Transistors
P3 an, um den PMOS-Transistor P3 als eine Konstantstromquelle zu
aktivieren, um dadurch unabhängig
von der externen Spannung VEXT eine konstante Spannung VINTN (=
VREF × (R1
+ R2)/R2) zu erzeugen. Die konstante Spannung VINTN wird zur Schaltung
zur Ausgabe einer internen Spannung 160 eingegeben, von
welcher VINTN zur internen Schaltung als die interne Spannung VINT
zugeführt
wird. Zu dieser Zeit ist die Bruchteilspannung Va, die von der Spannungsteilerschaltung 120 ausgegeben
wird, immer Va < VREF.
Weiterhin ist die Ausgangsspannung Vb der Vergleichsschaltung 130 "L" und ist die Entscheidungsspannung Vc "H". Somit werden die PMOS-Transistoren
P4 und P5 im AUS-Zustand gehalten und wird der Einbrennspannungsgenerator 150 in
einen deaktivierten Zustand versetzt. Weiterhin wird die Spannung
Va als Va = Va1 = VEXT × R6/(R4
+ R5 + R6) dargestellt.
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Als nächstes wird der Betrieb (entsprechend
dem Betrieb der Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung in
einem Hystere-Kennlinienbereich zu der Zeit einer Erhöhung bezüglich VEXT)
der Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zum Durchführen eines
Umschaltens vom zweiten Spannungsbereich zum dritten Spannungsbereich
mit der Erhöhung
bezüglich
der externen Spannung VEXT beschrieben. Wenn sich die externe Spannung
VEXT über
die Grenzspannung VT1 hinaus erhöht,
um die zweite Grenzspannung VT2 oder darüber zu erreichen, um dadurch
die Beziehungen bezüglich
Va (= Va1) ≥ VREF
zu erhalten, wird die Ausgangsspannung Vb des Komparators C1 von "L" zu "H" invertiert und wird
die Entscheidungsspannung Vc von "H" zu "L" in Reaktion auf ihre Inversion geändert. Als
Ergebnis wird der PMOS-Transistor P5 EIN-geschaltet, um den Einbrennspannungsgenerator 150 zu
aktivieren, wodurch das Umschalten vom zweiten Spannungsbereich
zum dritten Spannungsbereich durchgeführt wird. Das bedeutet, dass
der Einbrennspannungsgenerator 150 eine Einbrennspannung
VINTB (= VEXT × (R1
+ R2)/(R1 + R2 + R3)), die größer als
VINTN ist, vom Ausgangsan schluss INTB erzeugt. Somit erhöht die Schaltung
zur Ausgabe einer internen Spannung 160 die interne Spannung
VINT und führt
die Einbrennspannung VINTB zur internen Schaltung als VINT zu. Zu dieser
Zeit wird die Einbrennspannung VINTB auch an den Ausgangsanschluss
INTN der Verstärkerschaltung 110 angelegt,
so dass die an die Gateelektrode des NMOS-Transistors N2 angelegte
Spannung erhöht
wird, um die Drainspannung des NMOS-Transistors N1 zu erhöhen. Somit
wird der PMOS-Transistor P3 AUS-geschaltet, um die Verstärkerschaltung 110 zu
deaktivieren. Zu dieser Zeit wird der PMOS-Transistor P4 EIN-geschaltet,
um den Widerstand R4 kurzzuschließen. Als Ergebnis wird die
teilweise geteilte Spannung Va von Va1 zu Va2 = VEXT × R6/(R5
+ R6) geändert.
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Als nächstes wird der Betrieb der
Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung bei der Kennlinie einer
Einbrennspannung (einer variablen Spannung) im dritten Spannungsbereich
beschrieben. Da in diesem Bereich zu allen Zeiten Va (= Va2) ≥ VREF gilt,
wird die Ausgangsspannung Vb des Komparators C1 auf "H" gehalten. Somit ist deshalb, weil die
Entscheidungsspannung Vc, die von der Vergleichsschaltung 130 erzeugt wird,
auf "L" gehalten wird, der
Einbrennspannungsgenerator 150 immer aktiviert. Daher führt der
Einbrennspannungsgenerator 150 eine Einbrennspannung VINTB (= VREF × (R1 +
R2)/(R1 + R2 + R3)) proportional zur externen Spannung VEXT zur
Schaltung zur Ausgabe einer internen Spannung 160 zu. Die
Schaltung zur Ausgabe einer internen Spannung 160 führt VINTB
als die interne Spannung VINT zur internen Schaltung zu. Weiterhin
bleibt deshalb, weil die Verstärkerschaltung 110 deaktiviert
wird, weil der PMOS-Transistor P3 in einem AUS-Zustand ist und der
PMOS-Transistor P4 in der Spannungsteilerschaltung 120 im
EIN-Zustand gehalten wird, um den Widerstand R4 kurzzuschließen, die
teilweise geteilte Spannung Va zu allen Zeiten auf Va2 (= VEXT × R6/(R5
+ R6)).
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Schließlich wird der Betrieb (entsprechend
dem Betrieb der Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung im
Hysterese-Kennlinienbereich zur Zeit eines Erniedrigens bezüglich VEXT)
der Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung zum Durchführen eines
Umschaltens vom dritten Spannungsbereich zum zweiten Spannungsbereich
mit der Erniedrigung bezüglich
der externen Spannung VEXT beschrieben. Wenn sich die externe Spannung
VEXT unter die zweite Grenzspannung VT2 erniedrigt, um die erste
Grenzspannung VT1 oder darunter zu erreichen, um dadurch die Beziehungen
bezüglich
(Va = Va2) < VREF
zu erhalten, wird die Ausgangsspannung Vb des Komparators C1 von "H" zu "L" invertiert und wird
die Entscheidungsspannung Vc in Reaktion darauf von "L" zu "H" geändert. Als
Ergebnis wird der PMOS-Transistor P5 AUS-geschaltet, um den Einbrennspannungsgenerator 150 zu
deaktivieren, wodurch das Umschalten vom dritten Spannungsbereich
zum zweiten Spannungsbereich durchgeführt wird. Das bedeutet, dass
der PMOS-Transistor P3 aufgrund der Deaktivierung des Einbrennspannungsgenerators 150 vom
AUS-Zustand befreit wird, um dadurch die Verstärkerschaltung 110 zu
aktivieren. Als Ergebnis erzeugt die Verstärkerschaltung 110 die
konstante Spannung VINTN an ihrem Ausgangsanschluss INTN. Somit
reduziert die Schaltung zur Ausgabe einer internen Spannung 160 die
interne Spannung VINT und führt
VINTN zur internen Schaltung als VINT zu. Zu dieser Zeit wird der
PMOS-Transistor
P4 AUS-geschaltet, um den Widerstand R4 zu öffnen bzw. im Leerlauf zu betreiben,
so dass die teilweise geteilte Spannung Va von Va2 zu Va1 umgeschaltet
wird.
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Somit führt die in 1 gezeigte Schaltung zum Erzeugen einer
internen Spannung dann, wenn die externe Spannung VEXT die zweite
Grenzspannung VT2 ist, das Umschalten vom zweiten Spannungsbereich zum
dritten Spannungsbereich aus dem Vergleich zwischen der teilweise
geteilten Spannung Va1 (= VEXT × R6/(R4
+ R5 + R6)) basierend auf dem ersten Spannungsteilungsverhältnis der
Spannungsteilerschaltung 120 und der Referenzspannung VREF
durch. Weiterhin führt
die Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung dann, wenn die
externe Spannung VEXT die erste Grenzspannung VT1 (< VT2) ist, das Umschalten
vom dritten Spannungsbereich zum zweiten Spannungsbereich aus dem
Vergleich zwischen der teilweise geteilten Spannung Va2 (= VEXT × R6/(R5
+ R6)) basierend auf dem zweiten Spannungsteilungsverhältnis und
der Referenzspannung VREF durch. Das bedeutet, dass die vom dritten
Spannungsbereich zum zweiten Spannungsbereich geänderte externe Spannung auf
niedriger als die vom zweiten Spannungsbereich zum dritten Spannungsbereich
geänderte
externe Spannung eingestellt wird, so dass das Umschalten zwischen
dem zweiten Spannungsbereich und dem dritten Spannungsbereich mit
der Hysterese-Kennlinie versehen ist.
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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
wie es oben beschrieben ist, wird das Spannungsteilungsverhältnis der
Spannungsteilerschaltung 120 geändert, um die Stelle der externen
Spannung zu erniedrigen, die sich vom dritten Spannungsbereich zum
zweiten Spannungsbereich änderte,
verglichen mit der Stelle einer externen Spannung, die vom zweiten
Spannungsbereich zum dritten Spannungsbereich umgeschaltet ist,
um dadurch das Umschalten zwischen dem zweiten Spannungs bereich
und dem dritten Spannungsbereich mit der Hysterese-Kennlinie zur
Verfügung
zu stellen. Als Ergebnis wird verhindert, dass die interne Spannung, die
zuerst in den dritten Spannungsbereich aus dem zweiten Spannungsbereich
eingetreten ist, sofort zum zweiten Spannungsbereich zurückkehrt,
und wird verhindert, dass die interne Spannung, die zuerst in den zweiten
Spannungsbereich vom dritten Spannungsbereich eingetreten ist, sofort
zum dritten Spannungsbereich zurückkehrt.
Weiterhin kann die interne Spannung selbst dann, wenn die externe
Spannung in der Nähe des
Umschaltens zwischen den Spannungsbereichen instabil ist, stabil
ausgegeben werden. Darüber
hinaus können
der zweite Spannungsbereich und der dritte Spannungsbereich beide
durch die zur Verfügung
gestellte Hysterese-Kennlinie verglichen mit dem Stand der Technik
vergrößert werden.
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Übrigens
ist die Konfiguration der Spannungsteilerschaltung 120 nicht
notwendigerweise auf die obige beschränkt. Beispielsweise kann die Änderung
des Spannungsteilungsverhältnisses
durch Kurzschließen
des Widerstands R5 mit dem PMOS-Transistor P4 durchgeführt werden.
Weiterhin kann derselbe Betrieb, wie er oben beschrieben ist, durch
Trennen des Widerstands R6 von anderen und durch Leerlaufen lassen/Kurzschließen von
einem der getrennten Widerstände
unter Verwendung eines NMOS-Transistors durchgeführt werden. Die Lastelemente
R4 bis R6 sind nicht notwendigerweise auf die Widerstände beschränkt. Beispielsweise
können
MOS-Transistoren in Diodenschaltung oder die in Reihe geschalteten
MOS-Transistoren anstelle des Widerstandes R5 verwendet werden.
Das Umschaltelement P4 ist nicht notwendigerweise auf den MOS-Transistor
beschränkt.
Das bedeutet, dass irgendeiner verwendet werden kann, wenn er das
Spannungsteilungsverhältnis ändern kann
durch Ausbilden der externen quellenseitigen Lastschaltung, die
zwischen der externen Quelle oder Spannung und dem Ausgangsanschluss
für eine
teilweise geteilte Spannung eingefügt ist, und der erdungsquellenseitigen
Lastschaltung, die zwischen der Erdungsquelle oder der Spannung
und dem Ausgangsanschluss für
eine teilweise geteilte Spannung eingefügt ist, unter Verwendung von drei
oder mehreren Lastelementen und durch Leerlaufen lassen/Kurzschließen eines
vorbestimmten Lastelements mit einem Umschaltelement. Weiterhin
kann eine in 3 gezeigte
Spannungsteilerschaltung 140 verwendet werden, die das
erste Spannungsteilungsverhältnis
und das zweite Spannungsteilungsverhältnis einstellen kann. Bei
der in 3 gezeigten Spannungsteilerschaltung 140 bilden
in Reihe geschaltete Widerstände
R11 bis R15 eine externe quellenseitige Lastschaltung, wohingegen
in Reihe geschaltete Widerstände
R16 bis R18 eine erdungs-quellenseitige Lastschaltung bilden. Ein
PMOS-Transistor P11, der als Umschaltelement dient, ist parallel
zu einem seriellen Widerstand vorgesehen, der aus den Widerständen R11
und R12 zusammengesetzt ist. Weiterhin sind Einstellsicherungen
F1 bis F5, die durch die Bestrahlung mit einem Laserstrahl oder ähnlichem
auftrennbar sind, jeweils parallel zu den Widerständen R12,
R14, R15, R17 und R18 vorgesehen. Das erste und das zweite Spannungsteilungsverhältnis können gleichzeitig
durch Auftrennen irgendeiner der Einstellsicherungen R2 bis R5 eingestellt
werden. Das erste Spannungsteilungsverhältnis (entsprechend dem Spannungsteilungsverhältnis zu
der Zeit, zu der der Transistor P11 im AUS-Zustand ist) kann einzig
durch Auftrennen oder Öffnen
der Sicherung F1 eingestellt werden.
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Weiterhin ist die Konfiguration des
Einbrennspannungsgenerators 150 nicht notwendigerweise
auf die obige beschränkt.
Der Einbrennspannungsgenerator 150 kann so konfiguriert
sein, dass der PMOS-Transistor P5 entsprechend dem Umschaltelement
zwischen dem Widerstand R3 und dem Ausgangsanschluss INTB vorgesehen
ist, ohne dass er zwischen der externen Spannung und den Widerstand
R3 entsprechend dem Abwärts-Lastelement
vorgesehen ist. Alternativ dazu kann der Einbrennspannungsgenerator
150 konfiguriert sein, um die externe Spannung direkt mit dem Widerstand
R3 als 0 Ω direkt
auszugeben. Weiterhin ist der Einbrennspannungsgenerator 150 nicht
notwendigerweise auf denjenigen beschränkt, der in 1 gezeigt ist. Das Umschaltelement ist
nicht auf den PMOS-Transistor
beschränkt.
Darüber
hinaus ist das Abwärts-Lastelement
nicht auf den Widerstand beschränkt.
Als Alternative zum Widerstand können
beispielsweise MOS-Transistoren in Diodenschaltung oder die MOS-Transistoren,
die in Reihe geschaltet sind, als das Abwärts-Lastelement verwendet werden.
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Weiterhin ist die Konfiguration der
Verstärkerschaltung 110 nicht
notwendigerweise auf die obige beschränkt. Alternativ kann die Verstärkerschaltung 110 so
aufgebaut sein, dass ein Umschaltelement, das in einen leitenden
Zustand gebracht ist, wenn die Entscheidungsspannung Vc "H" ist, und geöffnet ist, wenn die Entscheidungsspannung
Vc "L" ist, zwischen der
Anschlussstelle zwischen dem PMOS-Transistor P3 und dem Widerstand
R1 und dem Ausgangsanschluss INTN vorgesehen ist, ohne die Anschlussstelle
zwischen dem PMOS-Transistor P3 und dem Widerstand R1 als den Ausgangsanschluss
INTN zu verwenden.
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Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wenn eine Referenzspannung VREF eine
Abhängigkeit
von der Temperatur hat, wo eine Schaltung zum Erzeugen einer internen
Spannung unter einer hohen Temperatur aktiviert wird, ändert sich
eine externe Spannungsstelle (Grenzspannung), bei welcher ein Spannungsabschnitt
oder -bereich geändert
wird, aufgrund seiner Abhängigkeit. 4 ist ein Diagramm zum Beschreiben
einer Temperaturabhängigkeit
einer Grenzspannung zu der Zeit, zu der VREF von der Temperatur
abhängt
und eine teilweise geteilte Spannung Va (d. h. ein Spannungsteilungsverhältnis einer
Spannungsteilerschaltung) unabhängig
von der Temperatur ist. Nun soll in 4 betrachtet
werden, dass der Wert der Referenzspannung VREF zu der Zeit, zu
der die Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung bei normalen
Temperaturen aktiviert wird, VREF1 ist. In diesem Fall ist eine
Grenzspannung entsprechend einem externen Spannungswert, der Va
= VREF1 erfüllt,
was einen Spannungsbereichs-Umschaltzustand anzeigt, als VT3 dargestellt.
Als nächstes
soll betrachtet werden, dass dann, wenn die Schaltung zum Erzeugen
einer internen Spannung bei hohen Temperaturen aktiviert wird, die
Referenzspannung von einer negativen Temperatur abhängt und
die Referenzspannung auf VREF2 erniedrigt wird. Da die Grenzspannung
durch ein solches Tun VT4 wird, wird der Spannungsbereich bei einer externen
Spannung, die niedriger als ein erwünschter Spannungswert VT3 ist,
geändert.
Es soll nun gegensätzlich
dazu betrachtet werden, dass die Referenzspannung von einer positiven
Temperatur abhängt
und die Referenzspannung auf VREF3 erhöht wird. Da die Grenzspannung
in diesem Fall VT5 wird, wird der Spannungsbereich bei einer externen
Spannung, die höher
als der erwünschte
Spannungswert VT3 ist, geändert. Dasselbe,
wie es oben beschrieben ist, kann von der in 1 gezeigten Schaltung zum Erzeugen einer
internen Spannung gesagt werden. Es ist grundsätzlich wünschenswert, dass die Stelle
(die Grenzspannung) zum Umschalten zwischen den Spannungsbereichen
nicht von der Temperatur abhängt.
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Somit ist die Schaltung zum Erzeugen
einer internen Spannung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
durch Zuteilen einer solchen Temperaturkennlinie charakterisiert,
dass Schwankungen bzw. Abweichungen bezüglich der ersten und der ersten
zweiten Grenzspannung VT1 und VT2 in Bezug auf eine Temperatur korrigiert
werden, und zwar zu der teilweise geteilten Spannung Va entsprechend
der Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung 120,
wenn die vom Referenzspannungsgenerator 100 in der in 1 gezeigten Schaltung zum
Erzeugen einer internen Spannung erzeugte Referenzspannung VREF
sich mit der Temperatur ändert.
Das bedeutet, dass die Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
dadurch charakterisiert ist, dass die obige Temperaturkennlinie
der teilweise geteilten Spannung Va durch Einstellen eines Temperaturkoeffizienten
der externen quellenseitigen Lastschaltung, die aus den Widerständen R4
und R5 zusammengesetzt ist, in der in 1 gezeigten
Spannungsteilerschaltung 120 und eines Temperaturkoeffizienten
der erdungsquellenseitigen Lastschaltung, die aus dem Widerstand
R6 zusammengesetzt ist, in der Spannungsteilerschaltung 120 auf
jeweils unterschiedliche Werte zugeteilt wird.
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Allgemein haben Widerstandselemente
positive Temperaturkoeffizienten und sind bezüglich Temperaturkoeffizientenbereichen
voneinander unterschiedlich, die gemäß dem Material einstellbar
sind. Beispielsweise ist ein Temperaturkoeffizient einer n-Typ-
oder einer p-Typ-Diffusionsschicht (die hierin nachfolgend einfach "Diffusionsschicht" benannt wird), die
aus Silizium zusammengesetzt ist, normalerweise größer als
derjenige von Polysilizium. Die Temperaturkoeffizienten der Diffusionsschicht
und von Polysilizium können
jeweils innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gemäß einer
Störstellenkonzentration,
einem Herstellungsprozess, etc. eingestellt werden. Daher werden
die Widerstände
R4 bis R6 unter Verwendung der Diffusionsschicht oder von Polysilizium
gebildet.
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Wenn die Referenzspannung VREF eine
Abhängigkeit
von einer negativen Temperatur hat, wird die Diffusionsschicht für die Widerstände R4 und
R5 verwendet und wird das Polysilizium für den Widerstand R6 verwendet,
um die negative Temperaturabhängigkeit
der teilweise geteilten Spannung Va zuzuteilen. Weiterhin werden
die Temperaturkoeffizienten der Widerstände R5 und R6 jeweils auf eine
derartige Weise eingestellt, dass eine Schwankung bzw. Abweichung
bezüglich
der Spannung Va2 in Bezug auf die Temperatur unter einem zweiten
Spannungsteilungsverhältnis
zu der Zeit, zu welcher die externe Spannung die erste Grenzspannung
VT1 ist, gleich der Schwankung bzw. Abweichung bezüglich VREF
in Bezug auf die Temperatur wird. Als nächstes wird der Temperaturkoeffizient
des Widerstands R4 so eingestellt, dass eine Schwankung bezüglich der
teilweise geteilten Spannung Va1 in Bezug auf die Temperatur unter
einem ersten Spannungsteilungsverhältnis zu der Zeit, zu welcher
die externe Spannung die zweite Grenzspannung VT2 ist, gleich der
Schwankung bzw. Abweichung bezüglich
VREF in Bezug auf die Temperatur wird. Zu dieser Zeit ist der Temperaturkoeffizient
des Widerstands R6 kleiner als die Temperaturkoeffizienten der Widerstände R4 und
R5.
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Andererseits wird dann, wenn die
Referenzspannung VREF eine Abhängigkeit
von einer positiven Temperatur hat, das Polysilizium für die Widerstände R4 und
R5 verwendet und wird die Diffusionsschicht für den Widerstand R6 verwendet.
Weiterhin werden die Temperaturkoeffizienten der Widerstände R4 bis
R6 so eingestellt, dass die Temperaturschwankung bezüglich Va2
bei der ersten Grenzspannung VT1 und die Temperaturschwankung bezüglich Va1
bei der zweiten Grenzspannung VT2 jeweils gleich der Temperaturschwankung
bezüglich
VREF sind. Zu dieser Zeit ist der Temperaturkoeffizient des Widerstands
R6 größer als
die Temperaturkoeffizienten der Widerstände R4 und R5.
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Als nächstes ist 5 ein Diagramm zum Beschreiben des Betriebs
zum Korrigieren von Grenzspannungen (entsprechend der ersten und
der zweiten Grenzspannung VT1 und VT2) in Bezug auf Temperaturschwankungen
in der Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Es soll nun in 5 betrachtet
werden, dass der Wert. einer Referenzspannung VREF zu der Zeit,
zu welcher die Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung unter
normalen Temperaturen aktiviert wird, VREF1 ist und die Kennlinie
einer Spannung Va, die durch Bilden eines Bruchteils einer externen Spannung
erhalten wird, in der Zeichnung als A dargestellt ist. Eine Grenzspannung
(VT1 oder VT2) zu dieser Zeit ist als VT definiert.
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Lasst uns als nächstes betrachten, dass die
Referenzspannung VREF von einer negativen Temperatur abhängt und
auf VREF2 erniedrigt wird, wenn die Schaltung zum Erzeugen einer
internen Spannung unter einer hohen Temperatur aktiviert wird. Da
die Spannung Va (Va1 oder Va2) eingestellt ist, um zu dieser Zeit
eine negative Temperaturabhängigkeit
zu haben, ändert
sich die Kennlinie der Spannung Va in Bezug auf die externe Spannung
in der Zeichnung von A zu B. Die externe Spannung, d. h. die Grenzspannung,
die Va = VREF2 erfüllt,
was den Zustand zum Umschalten zwischen Spannungsabschnitten oder
-bereichen anzeigt, steigt mit einer Schwankung bezüglich einer
Kennlinie von Va an, um zu derselben VT korrigiert zu werden, wie
wenn die Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung unter normalen
Temperaturen aktiviert wird.
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Nun soll gegensätzlich dazu betrachtet werden,
dass dann, wenn die Schaltung zum Erzeugen einer internen Spannung
unter der hohen Temperatur aktiviert wird, die Referenzspannung
VREF von der negativen Temperatur abhängt und auf VREF3 erhöht wird.
Da die Spannung Va (Va1 oder Va2) eingestellt wird, um zu dieser
Zeit eine positive Temperaturabhängigkeit
zu haben, ändert
sich die Kennlinie der Spannung Va in Bezug auf die externe Spannung
in der Zeichnung von A zu C. Somit wird die Grenzspannung reduziert,
um auf dasselbe VT korrigiert zu werden, wie wenn die Schaltung
zum Erzeugen einer internen Spannung unter normalen Temperaturen
aktiviert wird.
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Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
wie es oben beschrieben ist, sind die jeweiligen Widerstände der
Spannungsteilerschaltung 120 jeweils aus Materialien mit
unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten ausgebildet. Somit wird,
wie es in nachfolgend gezeigter Tabelle 1 dargestellt ist, wenn
die Referenzspannung VREF von der negativen Temperatur abhängt, der
Temperaturkoeffizient des Widerstands R6 eingestellt, um kleiner
als die Temperaturkoeffizienten der Widerstände R4 und R5 zu sein, wohingegen
dann, wenn die Referenzspannung VREF von der positiven Temperatur
abhängt,
der Temperaturkoeffizient des Widerstands R6 eingestellt wird, um
größer als
die Temperaturkoeffizienten der Widerstände R4 und R5 zu sein. Weiterhin
wird eine solche Kennlinie für
einen Ausgang über
einer Temperatur, dass die Abweichung bezüglich der Spannung Va2 in Bezug
auf die Temperatur zu der Zeit, zu welcher die externe Spannung
die erste Grenzspannung VT1 ist, und die Abweichung bezüglich der
Spannung Va1 in Bezug auf die Temperatur zu der Zeit, zu welcher
die externe Spannung die zweite Grenzspannung ist, gleich der Abweichung
bezüglich
der Referenzspannung in Bezug auf die Temperatur wird, der Spannungsteilerschaltung 120 zugeteilt.
Es wird somit möglich,
Temperaturschwankungen bzw. -abweichungen bezüglich der ersten und der zweiten
Grenzspannung aufgrund der Schwankung bezüglich der Referenzspannung
in Bezug auf die Temperatur zu korrigieren.
-
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Übrigens
wird eine in 6 gezeigte
Spannungsteilerschaltung 120 als die oben beschriebene
Spannungsteilerschaltung verwendet, und die Schwankungen bzw. Abweichungen
bezüglich
der Grenzspannung in Bezug auf die Temperatur können auf die folgende Weise
korrigiert werden. In 6 bilden
in Reihe geschaltete Wi derstände
R21 bis R23 eine externe quellenseitige Lastschaltung und bilden
in Reihe geschaltete Widerstände
R24 und R25 eine erdungs-quellenseitige Lastschaltung. Ein PMOS-Transistor
P21, der als Umschaltelement dient, ist parallel zum Widerstand
R21 vorgesehen. Widerstandsmaterialien mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten
werden jeweils für
die Widerstände
R22 und R23 und die Widerstände
R24 und R25 verwendet. Beispielsweise werden die Widerstände R22
und R24 jeweils aus einer Diffusionsschicht ausgebildet und werden
die Widerstände
R23 und R25 jeweils aus Polysilizium ausgebildet. Somit kann deshalb, weil
die Temperaturkennlinie einer teilweise geteilten Spannung Va2 bei
einem zweiten Spannungsteilungsverhältnis durch Einstellen des
Verhältnisses
zwischen den Widerstandswerten der Widerstände R22 und R23 und des Verhältnisses
zwischen den Widerstandswerten der Widerstände R24 und R25 gesteuert werden kann,
der Freiheitsgrad der Steuerung auf der Temperaturkennlinie von
Va2 vergrößert werden.
Es ist natürlich möglich, die
externe quellenseitige Lastschaltung (die Widerstände R22
und R23) aus der Diffusionsschicht auszubilden und die erdungsquellenseitige
Lastschaltung (die Widerstände
R24 und R25) aus Polysilizium auszubilden, oder umgekehrt. Es muss
nicht gesagt werden, dass der Freiheitsgrad der Steuerung bezüglich einer
Temperaturkennlinie einer teilweise geteilten Spannung Va1 bei einem
ersten Spannungsteilungsverhältnis
durch Aufteilen des Widerstands R21, gesteuert durch den PMOS-Transistor
P21, in Widerstände
und jeweiliges Ausbilden der geteilten Widerstände aus Widerstandsmaterialien
mit unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten groß gemacht
werden kann.
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Gemäß der Schaltung zum Erzeugen
einer internen Spannung der vorliegenden Erfindung, wie sie oben
beschrieben worden ist, kann ein vorteilhafter Effekt hervorgebracht
werden, der darin besteht, dass deshalb, weil eine Hysterese-Kennlinie
einer internen Spannung zugeteilt wird, indem die Kennlinie einer
internen Spannung von einer Kennlinie mit konstanter Spannung zu
einer Kennlinie mit variabler Spannung umgeschaltet wird, wenn eine
externe Spannung eine zweite Grenzspannung ist, und indem die Kennlinie
der internen Spannung von der Kennlinie mit variabler Spannung zu
der Kennlinie mit konstanter Spannung umgeschaltet wird, wenn die
externe Spannung eine erste Grenzspannung ist, die kleiner als die
zweite Grenzspannung ist, selbst dann eine stabile interne Spannung
ausgegeben werden kann, wenn die externe Spannung in der Nähe eines
Kennlinienwechsels instabil ist. Ein weiterer vorteilhafter Effekt
kann hervorgebracht werden, der darin besteht, dass ein externer
Spannungsbereich, der zu der Kennlinie mit konstanter Spannung gebracht
ist, und ein externer Spannungsbereich, der zu der Kennlinie mit
variabler Spannung gebracht ist, verglichen mit dem Stand der Technik
beide vergrößert werden
können.
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Es kann ein weiterer vorteilhafter
Effekt hervorgebracht werden, der darin besteht, dass Schwankungen
bezüglich
der ersten und der zweiten Grenzspannung in Bezug auf die Temperatur
aufgrund einer Schwankung bezüglich
einer Referenzspannung in Bezug auf die Temperatur durch freies
Einstellen der Abhängigkeit
eines Spannungsteilungsverhältnisses
einer Spannungsteilerschaltung von der Temperatur korrigiert werden
können.
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Es kann ein weiterer vorteilhafter
Effekt hervorgebracht werden, der darin besteht, dass ein Spannungsteilungsverhältnis einer
Spannungsteilungs-Lastschaltung durch Öffnen bzw. Betreiben im Leerlauf
oder Auftrennen von Einstellsicherungen eingestellt werden kann,
um ein Kurzschließen
von vorbestimmten Lastelementen freizusetzen.
