DE69823417T2

DE69823417T2 - Konvertershaltung für analoge Pegel

Info

Publication number: DE69823417T2
Application number: DE69823417T
Authority: DE
Inventors: Remi Gerber; Janick Silloray
Original assignee: Atmel Nantes SA
Current assignee: Microchip Technology Nantes
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2018-03-13
Also published as: US6114875A; FR2760914B1; EP0865164A1; EP0865164B1; DE69823417D1; FR2760914A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Konverterschaltung für analoge Pegel, die geeignet ist, für die Umwandlung von logischen Signalen verwendet zu werden, welche die Übertragung von Informationen zwischen unterschiedlichen Teilen von integrierten Schaltungen gewährleisten.
Zum gegenwärtigen Zeitpunkt erfordert die Umsetzung von integrierten Schaltungen die Entwicklung und in der Folge die Integration von immer komplexeren Schaltungen aufgrund der neuen zusätzlichen Funktionen, die von letzteren erfüllt werden.
Während bis vor kurzem eine der Hauptaufgaben für die Verwendung solcher Schaltungen darin bestanden hat, regelmäßig die Integrationsmöglichkeiten mit Hilfe großer Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen zu erhöhen, indem nacheinander auf Ätztechniken mit einer Mikronfeinheit und danach auf Ätztechniken mit einer Submikronfeinheit übergegangen wurde, um dem Auftreten der neuen, zuvor genannten Funktionalitäten mit Hilfe einer Steigerung der Integrationsdichte gerecht zu werden, erwies es sich auch als notwendig, vor allem aufgrund der Vielfalt und Verschiedenheit der Grundschaltungen, die für die Umsetzung dieser Funktionen erforderlich sind, eine spezifische elektrische Versorgung pro Funktionsbereich dieser Grundschaltungen oder Grundschaltungsgruppen zu gewährleisten. In der Tat sind die physischen Phänomene, die durch diese Grundschaltungen oder Grundschaltungsgruppen ins Spiel gebracht werden, ausreichend unterschiedlich, um eine spezifische elektrische Versorgung letzterer zu rechtfertigen, um insbesondere eine optimale Funktionsweise letzterer in Abhängigkeit von ihrer Versorgungsspannung zu ermöglichen.
Somit umfassen, wobei dies als nicht einschränkendes Beispiel angeführt wird, im Fall eines Speicherbereichs mit wahlfreiem Zugriff, also eines RAM-Speichers, diese Speicherbereiche für gewöhnlich in den aktuellen integrierten Schaltungen, so wie in 1 dargestellt, einen zentralen Bereich oder Kern C, der aus Speicherzellen besteht, in denen numerische Daten gespeichert werden können, und einen peripheren Bereich P, der aus Pufferschaltungen gebildet wird, wodurch der Schreib-/Lesezugriff der zuvor genannten Speicherzellen ermöglicht wird.
Wenn es sich bei der Technologie, die für die Umsetzung solcher Speicherschaltungen verwendet wird, zum Beispiel um die CMOS-Technologie handelt, ist es vorteilhaft, die Versorgungsspannung der Speicherzellen auf einem relativ hohen Wert zu halten, um von der höheren Umschaltgeschwindigkeit und somit der höheren Lese-/Schreibgeschwindigkeit der zuvor genannten Speicherbereiche zu profitieren.
Dennoch lässt sich eine Versorgung des peripheren Bereichs, der aus den Pufferschaltungen gebildet wird, mit einer ebenfalls erhöhten Spannung nicht rechtfertigen.
In der Tat ist erstens die Aufrechterhaltung einer hohen Versorgungsspannung des zuvor genannten Pufferbereichs dazu geeignet, dazu zu führen, dass ein nicht vernachlässigbarer Lärmpegel bei den Eingangs-/Ausgangssignalen, das heißt bei den Schreibe-/Lesesignalen der Speicherzellen, aufrechterhalten wird, welche durch den zuvor genannten Pufferbereich übertragen werden.
Zweitens führt die Aufrechterhaltung einer relativ hohen Versorgungsspannung des Pufferbereichs zu einem beträchtlichen Stromverbrauchspegel, während in Bezug auf diese Pufferschaltungen die Umschaltgeschwindigkeit aufgrund der Pufferfunktion dieser Schaltungen nicht unerlässlich ist, was sich schwerwiegend auf die reale Autonomie von ausgeklügelten funktionellen Elementen, wie tragbare Mikrocomputer, die durch Akkumulatorenbatterien versorgt werden, auswirkt.
Schließlich erscheint es im Rahmen aktueller oder vorhersehbarer Entwicklungsarbeiten, die darauf ausgerichtet sind, die Amplitude der Umschaltung von logischen Signalen von einem hohen analogen Pegel auf einen niedrigen analogen Pegel zu reduzieren, günstig, über Vorrichtungen zu verfügen, die analoge Pegel mit einem schwachen Wert, weniger häufig verwendet, in einen standardmäßigeren Wert, für gewöhnlich verwendet, konvertieren, um eine progressive Anpassung von integrierten Schaltungen oder Teilen von integrierten Schaltungen, die neu entwickelt wurden und mit diesen Spannungswerten einer weniger häufigen Versorgung versorgt werden, an klassische integrierte Schaltungen, die durch diese standardmäßigen Versorgungswerte versorgt werden, zu gewährleisten.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, solche Konverterschaltungen für analoge Pegel von logischen Signalen bereitzustellen, welche zwischen unterschiedlichen Teilen von integrierten Schaltungen ausgetauscht werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht infolgedessen darin, eine Schaltung zum Umwandeln von analogen Pegeln von logischen Signalen, die zwischen einem ersten funktionellen Bereich einer integrierten Schaltung ausgetauscht werden, der durch eine Stromversorgung mit einem ersten Spannungswert versorgt wird, in zweite logische Signale eines zweiten funktionellen Bereichs dieser integrierten Schaltung bereitzustellen, welcher durch eine Stromversorgung mit einem zweiten Spannungswert versorgt wird, der höher als der erste ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, in einer integrierten Schaltung mit einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff, welche einen ersten funktionellen Bereich, der aus einer Anordnung von Speicherzellen besteht, und einen zweiten funktionellen Bereich umfasst, der aus den Pufferschaltungen gebildet wird, wobei der erste funktionelle Bereich durch einen ersten Spannungswert versorgt wird und der zweite funktionelle Bereich durch einen zweiten Spannungswert versorgt wird, der niedriger als der erste ist, wobei der erste funktionelle Bereich an den zweiten funktionellen Bereich logische Eingangssignale und logische Steuersignale für einen analogen Pegel liefert, der an den ersten Spannungswert angepasst ist, und wobei der zweite funktionelle Bereich an den ersten funktionellen Bereich logische Ausgangssignale auf einem analogen Pegel liefert, der an den zweiten Spannungswert angepasst ist, einen Konverter für analoge Pegel dieser logischen Eingangssignale, logischen Steuersignale und logischen Ausgangssignale bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, in einer integrierten Schaltung mit einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff, welche einen ersten funktionellen Bereich als eine Anordnung von Speicherzellen, und einen zweiten funktionellen Bereich umfasst, der aus Pufferschaltungen besteht, wobei der erste funktionelle Bereich durch einen ersten Spannungswert versorgt wird und wobei der zweite funktionelle Bereich durch einen zweiten Spannungswert versorgt wird, der höher als der erste ist, wobei der erste funktionelle Bereich an den zweiten funktionellen Bereich logische Eingangssignale und logische Steuersignale mit einem analogen Pegel liefert, der an den ersten Spannungswert angepasst ist, und wobei der zweite funktionelle Bereich an den ersten funktionellen Bereich logische Ausgangssignale auf einem analogen Pegel liefert, der an den zweiten Spannungswert angepasst ist, einen Konverter für analoge Pegel dieser logischen Eingangssignale, logischen Steuersignale und logischen Ausgangssignale bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht schließlich darin, in einer integrierten Schaltung mit einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff, welche einen ersten funktionellen Bereich, der aus Pufferschaltungen besteht, und einen zweiten funktionellen Bereich umfasst, der aus Speicherzellen gebildet wird, wobei der erste und der zweite funktionelle Bereich durch eine Stromversorgung versorgt werden, die zwischen einem ersten und einem zweiten Spannungswert umgeschaltet werden kann, wobei der zweite Spannungswert niedriger, gleich oder höher als der erste Wert ist, wobei der erste funktionelle Bereich an den zweiten funktionellen Bereich logische Eingangssignale und logische Steuersignale auf einem logischen Pegel liefert, der an den ersten bzw. den zweiten Spannungswert angepasst ist, und wobei der zweite funktionelle Bereich an den ersten funktionellen Bereich logische Ausgangssignale auf einem analogen Pegel liefert, der an den ersten bzw. an den zweiten Spannungswert angepasst ist, einen konfigurierbaren Konverter für analoge Pegel dieser logischen Eingangssignale, logischen Steuersignale und logischen Ausgangssignale zwischen den analogen Pegeln des ersten und des zweiten Spannungswertes bereitzustellen, wodurch entweder die Umwandlung von hohem analogen Pegel zu niedrigem analogen Pegel und umgekehrt zwischen dem ersten und dem zweiten funktionellen Bereich oder eine Umwandlung von niedrigem analogen Pegel zu hohem analogen Pegel und umgekehrt zwischen dem ersten und dem zweiten funktionellen Bereich oder eine Umwandlung zwischen dem selben hohen bzw. niedrigen analogen Pegel in Abhängigkeit des relativen Wertes des ersten und des zweiten Spannungswertes ermöglicht wird.
Die Konverterschaltung für analoge Pegel zum Umwandeln von ersten logischen Signalen eines ersten funktionellen Bereichs einer integrierten Schaltung, wobei dieser Bereich durch eine Stromversorgung mit einem ersten Spannungswert versorgt wird, in zweite logische Signale eines zweiten funktionellen Bereichs dieser integrierten Schaltung, wobei dieser Bereich durch eine Stromversorgung mit einem zweiten Spannungswert versorgt wird, der höher als der erste Spannungswert ist, wobei diese Spannungswerte in Bezug auf eine gleiche Referenzspannung definiert werden, gemäß der Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ist insofern bemerkenswert, als dass sie, in Kaskadenschaltung in Bezug auf die gemeinsame Referenzspannung, versorgt mit dem ersten Spannungswert, eine Inverterstufe, welche auf einer Eingangsklemme ein logisches Eingangssignal empfängt, das aus den ersten logischen Signalen besteht, deren analoger Pegel an den des ersten Spannungswertes angepasst ist, und welche ein invertiertes logisches Eingangssignal liefern, und ein Konverter-Verstärker-Modul umfasst, das mit dem zweiten Spannungswert versorgt wird und das durch Verstärkung ein konvertiertes Ausgangssignal liefert, das mit dem logischen Eingangssignal in gleicher Phase ist und dessen analoger Pegel an jenen des zweiten Spannungswertes angepasst ist, wobei das umgewandelte Ausgangssignal die zweiten logischen Signale darstellt.
Die Konverterschaltung für analoge Pegel von logischen Signalen zum Umwandeln eines ersten in einen zweiten Spannungswertes, gemäß der Aufgabe der vorliegenden Erfindung, findet in ihrer Ausführungsform, in welcher der zweite Spannungswert höher als der erste Spannungswert ist, Anwendung bei der Herstellung von Konverterschaltungen für analoge Pegel zum Umwandeln von niedrigem Pegel in hohen Pegel, insbesondere bei Konvertern, die für integrierte Schaltungen konfigurierbar sind.
Diese Schaltung wird dank der Beschreibung und der Betrachtung der nachfolgenden Zeichnungen besser verstanden werden. Es zeigen:
1a eine Konverterschaltung für analoge Pegel zum Umwandeln von logischen Signalen mit hohem Pegel in solche mit niedrigem Pegel, so wie aus der Patentanmeldung US-A-5 113 097 bekannt, wobei der zweite Spannungswert niedriger als der erste Versorgungsspannungswert ist;
1b eine Konverterschaltung für analoge Pegel zum Umwandeln von logischen Signalen mit niedrigem Pegel in solche mit hohem Pegel gemäß der Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wobei der zweite Spannungswert höher als der erste Versorgungsspannungswert ist;
2 ein Chronogramm der Signale, die an den Testpunkten dargestellt wurden, welche aus 1b ersichtlich sind;
3a einen Konverter für das Umwandeln von analogen Pegeln von logischen Signalen, Eingangssignalen, Steuersignalen und Ausgangssignalen, die zwischen dem zentralen Teil eines Lebendspeichers, der mit einem ersten Spannungswert versorgt wird, und dem peripheren Zugangsteil zu diesem zentralen Teil ausgetauscht werden, wobei der periphere Teil mit einem zweiten Spannungswert versorgt wird, der geringer als der erste Spannungswert ist;
3b einen Konverter für analoge Pegel von logischen Signalen, Eingangssignalen, Steuersignalen und Ausgangssignalen, die zwischen dem zentralen Teil eines Lebendspeichers, der mit einem ersten Spannungswert versorgt wird, und dem peripheren Zugangsteil zu dem zentralen Teil ausgetauscht werden, wobei der periphere Teil mit einem zweiten Spannungswert versorgt wird, der höher als der erste Spannungswert ist;
4 ein Anordnungsschema eines Konverters für analoge Pegel von logischen Signalen, Eingangssignalen, Steuersignalen und Ausgangssignalen, die zwischen dem zentralen Teil eines Lebendspeichers und dem peripheren Zugangsteil zu diesem zentralen Teil ausgetauscht werden, wobei der zentrale Teil und der periphere Teil geeignet sind, über eine Versorgung versorgt zu werden, die zwischen einem ersten und einem zweiten Spannungswert umgeschaltet werden kann, wobei der zweite Spannungswert geringer, gleich oder höher als der erste Spannungswert ist, wobei der Konverter automatisch in Abhängigkeit des relativen Wertes des ersten und des zweiten Spannungswertes konfigurierbar ist.
Nun folgt eine detailliertere Beschreibung einer Konverterschaltung für analoge Pegel gemäß der Aufgabe der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit 1b in Bezug auf die Umwandlung von niedrigen analogen Pegeln in hohe analoge Pegel.
In 1o, die sich auf den bekannten Stand der Technik bezieht, ist das globale Anordnungsschema eines Lebendspeichers oder Speichers mit wahlfreiem Zugriff dargestellt, der im Allgemeinen in den aktuellen integrierten Schaltungen verwendet wird.
So wie in der zuvor genannten Figur, die dem bekannten Stand der Technik entspricht, dargestellt, umfasst dieser Lebendspeicher in der Tat den zentralen Bereich, als C gekennzeichnet, welcher mehrere Speicherzellen umfasst, die lese-/schreib-adressierbar sind, und einen peripheren Bereich, der als P bezeichnet ist, der aus Pufferschaltungen besteht, die im anglosächsischen Sprachgebrauch allgemeinhin als „buffer" bezeichnet werden und einen Schreib-/Lesezugriff auf die Speicherzellen des zuvor genannten zentralen Bereichs C ermöglichen.
In der gesamten folgenden Beschreibung wird per Konvention, ohne jeglichen einschränkenden Charakter, festgehalten, dass der zentrale Bereich C für die zuvor genannte integrierte Schaltung einen ersten funktionellen Bereich darstellt, der durch eine Stromversorgung mit einem ersten Spannungswert versorgt wird, während der periphere Bereich P für die integrierte Schaltung einen zweiten funktionellen Bereich darstellt, der durch eine Stromversorgung mit einem zweiten Spannungswert versorgt wird. Selbstverständlich sind der erste und der zweite Spannungswert in Bezug auf ein und dieselbe Referenzspannung definiert, zum Beispiel in Bezug auf die Massespannung der integrierten Schaltung.
Unter Berücksichtigung der zuvor gemachten Angaben, die in Verbindung mit 1o erfolgten, welche den bekannten Stand der Technik darstellt, wird angeführt, dass die Konverterschaltung für analoge Pegel von logischen Signalen, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, in der Tat ermöglicht, eine Umwandlung von ersten logischen Signalen, die an den ersten funktionellen Bereich angepasst sind, in zweite logische Signale zu gewährleisten, die an den zweiten funktionellen Bereich angepasst sind, um letztendlich den Betrieb des einen und des anderen funktionellen Bereichs sicherzustellen, unter Berücksichtigung des Versorgungswertes des ersten und des zweiten zuvor genannten Bereichs, wobei jeder Versorgungswert zum Beispiel unterschiedlich sein kann, so wie zuvor in der Beschreibung angeführt.
Mit dem Begriff der logischen Signale, die an den ersten bzw. den zweiten funktionellen Bereich in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung derselben angepasst sind, wird per Konvention – und ohne dadurch in irgendeiner Weise die allgemeine Gültigkeit der folgenden Beschreibung einzuschränken – zum Ausdruck gebracht, dass jedes logische Signal, das an den entsprechenden funktionellen Bereich angepasst ist, zum Beispiel einen niedrigen logischen Pegel, welcher der Referenzspannung entspricht, und einen hohen logischen Pegel aufweist, dessen analoger Wert gleich oder kleiner als jener der entsprechenden Versorgungsspannung ist.
Im Rahmen von 1b wird der erste Spannungswert als V'CC₁ bezeichnet und der zweite Spannungswert als V'CC₂, wobei V'CC₂ höher als oder gleich V'CC₁ ist.
Allgemein wird angeführt, dass der Wert der zweiten Spannung V'CC₂ im Fall der Umsetzung von 1b nicht unbedingt gleich dem Wert der ersten Spannung VCC₁ der 1a ist und dass ebenso V'CC₁, der Wert der ersten Spannung im Fall der Umsetzung von 1b, nicht unbedingt gleich dem zweiten Spannungswert VCC₂ im Fall der Umsetzung der Konvertervorrichtung von 1a ist. Natürlich ermöglicht die Gleichheit der jeweils zuvor genannten Spannungen sowohl die Umsetzung der Konvertervorrichtung, die in 1a dargestellt ist, als auch der Konvertervorrichtung, die in 1b dargestellt ist, um den Austausch von Schreib-Lese-Signalen, Steuersignalen, zum Beispiel zwischen dem zentralen Bereich C des zuvor in der Beschreibung genannten Lebendspeichers und dem zuvor angeführten peripheren Bereich P, zu gewährleisten, so wie dies näher in der Beschreibung beschrieben werden wird.
Im Rahmen der Umsetzung der Konverterschaltung für analoge Pegel, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, so wie in 1b dargestellt, wird der erste funktionelle Bereich der integrierten Schaltung durch eine Stromversorgung mit einem ersten Spannungswert V'CC₁ und der zweite funktionelle Bereich derselben integrierten Schaltung mit einer Stromversorgung mit einem zweiten Spannungswert, der zuvor genannten Spannung V'CC₂, versorgt, wobei der zweite Spannungswert dann höher als oder gleich dem ersten Spannungswert ist.
Natürlich sind die zuvor genannten Spannungswerte in Bezug auf ein und dieselbe Referenzspannung, die Massespannung der integrierten Schaltung VSS, definiert.
Die Konvertervorrichtung für analoge Pegel 2, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, so wie in 1b dargestellt, ermöglicht somit die Umwandlung der Spannung von ersten logischen Signalen I'₁, die an den ersten Versorgungswert V'CC₁ des ersten funktionellen Bereichs der integrierten Schaltung angepasst sind, in zweite logische Signale I'₂, die an den zweiten Versorgungsspannungswert V'CC₂ des zweiten funktionellen Bereichs derselben integrierten Schaltung angepasst sind. Man versteht natürlich, dass die Bedingungen für die Anpassung an die Versorgungen mit dem ersten und dem zweiten Spannungswert jenen entsprechen, die bereits in der Beschreibung angeführt wurden.
Somit umfasst die Konverterschaltung für analoge Pegel 2, so wie in der zuvor genannten 1b dargestellt, nacheinander, in Bezug auf die gemeinsame, zuvor genannte Referenzspannung VSS kaskadenartig geschaltet, eine als 1-I' bezeichnete Inverter-Stufe mit dem Bezugszeichen 20, welche auf einer Eingangsklemme ein logisches Eingangssignal empfängt, das aus den ersten logischen Signalen besteht, das heißt, das Signal I'₁, wobei der analoge Pegel dieses Signals an jenen des ersten Spannungswertes V'CC₁ angepasst ist. Die Inverterstufe 1-I' stellt ein umgekehrtes logisches Eingangssignal bereit, das als Ī'₁ bezeichnet wird.
So wie in der zuvor genannten 1b dargestellt, kann die Inverterstufe 1-I' aus einem PMOS-Transistor T'P₁, dessen Source-Elektrode an den ersten Spannungswert V'CC₁ angeschlossen ist, und aus einem Transistor vom Typ NMOS T'N₁ bestehen, wobei die Transistoren T'P₁ und T'N_1N in Serie geschaltet sind, wobei die Drain-Elektroden der Transistoren T'P₁ und T'N₁ in einem Knoten oder gemeinsamen Punkt N'₁ zusammengeschaltet sind und wobei die Source-Elektrode des Transistors T'N₁ an die Referenzspannung VSS angeschlossen ist. Die Gitterelektroden der Transistoren T'P₁ und T'N₁ sind parallel zusammengeschaltet und empfangen das zuvor genannte logische Eingangssignal I'₁.
Ferner umfasst die Konverterschaltung für analoge Pegel 2, so wie in 1b dargestellt, versorgt mit dem zweiten Spannungswert V'CC₂, ein Konverter-Verstärkermodul 21, welches insbesondere auf einer Eingangsklemme das umgekehrte logische Eingangssignal Ī'₁ empfängt, das durch die zuvor genannte Inverterstufe 20 bereitgestellt wird, wobei das Konverter-Verstärkermodul 21 durch Verstärkung ein logisches Ausgangssignal, das als I'₂ gekennzeichnet ist und dessen analoger Pegel an jenen des zweiten Spannungswertes V'CC₂ angepasst ist, phasengleich mit dem logischen Eingangssignal I'₁ bereitstellt. Das logische Ausgangssignal I'₂ stellt die zweiten logischen Signale dar, die ausgehend von den ersten logischen Signalen, welche das logisches Eingangssignal I'₁ darstellen, durch Umwandlung erhalten werden.
Nun folgt eine detailliertere Beschreibung des Konverter-Verstärker-Moduls 21 unter Bezugnahme auf 1b.
Gemäß der zuvor genannten Figur umfasst das Konverter-Verstärker-Modul 21 vorteilhafter Weise eine erste als 2-I' bezeichnete Inverterstufe, wobei die erste Inverterstufe an den zweiten Spannungswert V'CC₂ über einen Reaktionstransistor vom Typ PMOS, der als T'P₃ bezeichnet wird, zusammengeschaltet ist. Die erste Inverterstufe wird somit durch einen Transistor vom Typ PMOS T'P₂ gebildet, die in Serie mit einem Transistor vom Typ NMOS T'N₂ zusammengeschaltet ist, wobei die Drain-Elektrode der Transistoren T'P₂ und T'N₂ gemeinsam an einem Punkt oder Knoten N'₃ zusammengeschaltet ist. Die Source-Elektrode des Reaktionstransistors T'P₃ ist mit der zweiten Versorgungsspannung V'CC₂ zusammengeschaltet, und die Drain-Elektrode des Transistors T'P₃ ist an einem Knoten oder gemeinsamen Punkt N'₂ mit der Source-Elektrode des Transistors T'P₂ zusammengeschaltet. Die Source-Elektrode des Transistors T'N₂ ist mit der Referenzspannung VSS zusammengeschaltet. Schließlich sind die Gitterelektroden der Transistoren T'P₂ und T'N₂ parallel zusammengeschaltet und empfangen das logische Eingangssignal I'₁. Der Knoten N'₃, Ausgangsklemme der ersten Konverterstufe 2-I', stellt somit ein umgekehrtes logisches Eingangssignal, das aus diesem Grund als I'*₁ bezeichnet wird, bereit, das einen analogen Pegel aufweist, der im Wesentlichen gleich dem zweiten Versorgungsspannungswert V'CC₂ ist.
Ferner umfasst das Konverter-Verstärker-Modul 21 eine mit 3-I' gekennzeichnete Inverterstufe, welche auf einer Eingangsklemme das umgekehrte logische Eingangssignal I'*₁ empfängt, das durch die erste Inverterstufe 2-I' bereitgestellt wird.
Außerdem umfasst, wie man auch in 1b sehen kann, das Konverter-Verstärker Modul 21 einen Transistor für kumulative Befehle vom Typ NMOS, als T'N₃ bezeichnet, wobei dieser Transistor für kumulative Befehle zwischen dem zweiten Spannungswert V'CC₂ und dem Eingang der zweiten Inverterstufe 3-I' geschaltet ist, das heißt dem zuvor genannten Knoten N'₃. Die Gitterelektrode des Transistors für kumulative Befehle T'N₃ ist am Ausgang der Inverterstufe 1-I' angeschlossen, die durch den ersten Spannungswert V'CC₁ versorgt wird. Die zweite Inverterstufe 3-I', die durch die Transistoren T'P₄ und T'N₄ gebildet wird, stellt auf dem gemeinsamen Punkt oder Knoten N'₄ zum Zusammenschalten der Drain-Elektroden der Transistoren T'P₄ und T'N₄ ein dupliziertes logisches Eingangssignal bereit, das als Ī'*₁ bezeichnet wird und dessen analoger Pegel an jenen des zweiten Spannungswertes V'CC₂ angepasst ist. Ferner ist, gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt des Konverter-Verstärker-Moduls 21 der Ausgang der zweiten Inverterstufe 3-I', das heißt der Knoten N'₄, der das duplizierte logische Eingangssignal Ī'*₁ bereitstellt, in Reaktion mit der Gitterelektrode des zuvor erwähnten Reaktionstransistors T'P₃ zusammengeschaltet.
Außerdem umfasst das Konverter-Verstärker-Modul 21 eine dritte Inverterstufe mit dem Bezugszeichen 4-I', welche das duplizierte logische Eingangssignal Ī'*₁ empfängt und ein umgekehrtes, kalibriertes logisches Eingangssignal, das als Ī'₂ bezeichnet wird, bereitstellt. Die dritte Inverterstufe 4-I' besteht zum Beispiel aus einem PMOS-Transistor T'P₅, dessen Source-Elektrode an die zweite Versorgungsspannung V'CC₂ eines NMOS-Transistors T'N₅ angeschlossen ist, der in Serie mit dem Transistor T'P₅ geschaltet ist, wobei die Drain-Elektroden der Transistoren T'P₅ und T'N₅ an einem gemeinsamen Punkt oder Knoten angeschlossen sind, wobei der Knoten N'₅ den Ausgang darstellt, der das zuvor erwähnte umgekehrte, kalibrierte logische Eingangssignal Ī'₂ bereitstellt. Die Source-Elektrode des Transistors T'N₅ ist an die Referenzspannung VSS angeschlossen. Die Gitterelektroden der Transistoren T'P₅ und T'N₅ sind parallel an den Knoten N'₄ angeschlossen.
Schließlich umfasst das Konverter-Verstärker-Modul 21 eine als 5-I' bezeichnete vierte Inverterstufe, welche das umgekehrte, kalibrierte logische Eingangssignal Ī'₂ empfängt und das logische Ausgangssignal I'₂ bereitstellt, wobei dieses Signal mit dem logischen Eingangssignal phasengleich ist und wobei sein analoger Pegel gleich jenem des zweiten Spannungswertes V'CC₂ ist.
Die Konverterschaltung für logische Pegel zum Umwandeln von niedrigem Pegel in hohen Pegel, in 1b dargestellt, weist folgende Funktionsweise auf.
Wenn das logische Eingangssignal I'₁ von VSS = 0 V zu V'CC₁ = 3 V wechselt, wechselt die Spannung am Knoten N'₁ zu VSS = 0 V, wobei der Transistor für kumulative Befehle T'N₃ somit im blockierten Zustand gesteuert wird. Die Spannung am Knoten N'₃ ist noch gleich VCC₂ = 5 V, und die Spannung am Knoten N'4 ist noch gleich VSS = 0 V. Die Transistoren T'P₃, der Reaktionstransistor und T'N₂ sind somit durchgehend. Der Transistor T'P₂ ist ebenfalls durchgehend, da die Gitterelektrode von letzterem in Bezug auf seine Source-Elektrode, Knoten N'₂, einen Potentialunterschied von 2 V aufweist (V'CC₂ – V'CC₁). Die Spannung beim Knoten N'₂ fällt leicht ab, bis der Transistor T'P₂ in den blockierten Zustand übergeht. Wenn der Transistor T'N₂ im Durchgangszustand ist, kippt die Spannung am Knoten N'₃ auf VSS = 0 V, und die Spannung beim Knoten N'₄ kippt infolgedessen auf den Wert V'CC₂ = 5 V, was dazu führt, dass der Reaktionstransistor T'P₃ blockiert wird, indem der Strom unterbrochen wird, der durch den Zweig Transistor T'P₃, Transistor T'P₂, Transistor T'N₂, erster Inverter 2-I, der mit dem Transistor T'P₃ in Serie geschaltet ist, bereitgestellt wird. Die Spannung beim Knoten N'₅ geht auf VSS = 0 V über, und das logische umgewandelte Signal I'₂, das durch den Ausgang des vierten Inverters 5-I' bereitgestellt wird, geht auf V'CC₂ = 5 V über.
Wenn das logische Eingangssignal von V'CC₁ = 3 V auf VSS = 0 V übergeht, geht die Spannung am Knoten N'₁ auf V'CC₁ = 3 V über, und der Transistor T'N₃ wird durchgehend gemacht, da die Gitterspannung von letzterem am Knoten N'₁ somit höher als seine Source-Spannung am Knoten N'₃ ist, welche am Anfang bei VSS = 0 V liegt. Der Transistor T'P₂ wird durchgehend gemacht, während der Transistor T'P3 noch blockiert ist, da die Spannung auf der Gitterelektrode von letzterem bei Knoten N'₄ noch bei V'CC₂ = 5 V ist. Dies führt dazu, dass auf einen Reaktionsbefehl hin die Spannung bei Knoten N'₂ abfällt. Gleichzeitig steigt die Spannung beim Knoten N'₃ unter der Einwirkung des Leitens des Transistors TN₃, was zu einem Kippen der Spannung bei Knoten N'₄ auf VSS = 0 V führt. Dieses Kippen macht den Reaktionstransistor T'P₃ durchgehend und führt zu einem Ansteigen des Potenzials des Knoten N'₂ auf die Spannung V'CC₂ = 5 V. Da die Spannung bei Knoten N'₄ gleich VSS = 0 V ist, kippt die Spannung bei Knoten N'₅, am Ausgang des dritten Inverters 4-I' auf V'CC₂ = 5 V, und das umgewandelte logische Signal I'₂, das durch den vierten Inverter 5-I' bereitgestellt wird, geht auf VSS = 0 V über.
In 2 ist ein Chronogramm der auffälligen Signale der Konverterschaltung 2, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung und in 1b dargestellt ist. Diese auffälligen Signale sind die Signale, die an den Testpunkten N'₁, N'₂, N'₃, N'₄ und N'₅ vorhanden sind, wenn das logische Eingangssignal I'₁ einem Signal entspricht, dessen analoger Pegel an jenen der ersten Versorgungsspannung V'CC₁ angepasst ist, das heißt im zuvor angeführten Beispiel für V'CC₁ = 3 V, bei einem Spitzenamplitudenwert von 3 V, wobei das umgewandelte logische Signal die zweiten logischen Signale darstellt, das heißt das erhaltene Signal I'₂, das an den zweiten Versorgungsspannungswert V'CC₂ angepasst ist, wobei dieses Signal im zuvor genannten Ausführungsbeispiel für V'CC2 = 5 V somit einen Spitzenwert von gleich 5 V aufweist. Es wird angeführt, dass das umgewandelte Signal I'₂ mit dem Eingangssignal mit naher Schaltverzögerung gleichphasig ist, wobei die Schaltverzögerung nicht über 50 ns liegt. Eine Zwischenabstufung der Achse der Abszissen in 2 entspricht dem zuvor genannten Wert von 10 ns.
Natürlich entspricht ein besonders interessantes Ausführungsbeispiel der Konverterschaltung für analoge Pegel von logischen Signalen 2, wie in 1b dargestellt, der Situation, in der die erste Versorgungsspannung V'CC₁ gleich der zweiten Versorgungsspannung V'CC₂ ist.
In einem solchen Fall kann, wie nun im Rahmen der Beschreibung detaillierter erläutert wird, die zuvor in 1b beschriebene Konverterschaltung für analoge Pegel so verwendet werden, dass ein Konverter für analoge Pegel von logischen Eingangssignalen, logischen Steuersignalen und logischen Ausgangssignalen ausgeführt wird, die zwischen dem zentralen Bereich, welcher den ersten funktionellen Bereich eines Lebendspeichers darstellt, und dem peripheren Bereich ausgetauscht werden, welcher den zweiten funktionellen Bereich darstellt, welcher der Zugangsbereich zu diesem Lebendspeicher einer integrierten Schaltung ist.
Eine erste Ausführungsform eines solchen Konverters wird in Verbindung mit 3a beschrieben, und zwar für den nicht einschränkend geltenden Fall, dass der Konverter zum Beispiel in einer integrierten Schaltung mit einem Speicher mit freiem Zugriff verwendet wird, welche einen ersten funktionellen Bereich, der durch eine Anordnung von Speicherzellen gebildet wird, das heißt der zuvor in der Beschreibung erwähnte zentrale Bereich C, und einen zweiten funktionellen Bereich umfasst, der durch die Zugangsschaltungen zu den Speicherzellen gebildet wird, also der zuvor genannte periphere Bereich P.
Der erste funktionelle Bereich wird über eine Versorgungsspannung mit einem ersten Spannungswert VCC₁, der zum Beispiel gleich 5 V ist, versorgt, und der zweite funktionelle Bereich wird durch eine Stromversorgung mit einem zweiten Versorgungswert VCC₂ von zum Beispiel 3 V versorgt. Der zweite Spannungswert ist geringer als der erste Spannungswert. Der erste funktionelle Bereich stellt für den zweiten funktionellen Bereich logische Eingangssignale, die als I₁ gekennzeichnet sind, logische Steuersignale, die als E₁ gekennzeichnet sind, deren analoger Pegel an den ersten Spannungswert angepasst ist, so wie zuvor in der Beschreibung erwähnt, bereit.
Der zweite funktionelle Bereich stellt für den ersten funktionellen Bereich logische Ausgangssignale, die als O₂ gekennzeichnet sind, bereit, wobei diese logischen Ausgangspegel natürlich auf einem analogen Pegel sind, der an den zweiten, zuvor erwähnten Spannungswert angepasst ist, das heißt an den Wert 3 V im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Der Konverter, der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, so wie in 3a dargestellt, ermöglicht die Gewährleistung der Umwandlung der Ausgangssignale O₂, die durch den zweiten funktionellen Bereich bereitgestellt werden, mit einem analogen Wert, der an den zweiten Versorgungsspannungswert VCC₂ angepasst ist, in Ausgangssignale O₁, deren analoger Wert an den ersten Versorgungswert VCC₁ des ersten funktionellen Bereichs angepasst ist.
Zu diesem Zweck, und wie in der zuvor genannten 3a dargestellt, umfasst der Konverter eine Konverterschaltung für analoge Pegel zum Umwandeln von logischen Ausgangssignalen, wobei die Konverterschaltung, welche das Bezugszeichen 2A trägt, mit der in 1b dargestellten Konverterschaltung vollkommen identisch ist. Dennoch ist, und mit dem alleinigen Ziel der Vereinfachung der Darstellung der Konverterschaltung 2A im Rahmen des in 3a dargestellten Konverters, nachdem die Richtung der Ausbreitung der Signale für die Konverterschaltung 2A von rechts nach links in 3 ist, während sie von links nach rechts im Fall von 1b ist, die Darstellung der Elemente der Konverterschaltung 2A von 3a symmetrisch zu jener von 1b, wobei dieselben Bezugszeichen indessen dieselben Elemente bezeichnen.
Für die Konverterschaltung 2A und für den in 3a dargestellten Konverter stellen die logischen Ausgangssignale Eingangssignale dar. Diese Eingangssignale weisen einen anlogen Wert auf, der an den zweiten Spannungswert VCC₂ angepasst ist, der im Beispiel, das für den zweiten funktionellen Bereich herangezogen wird, bei 3 V liegt. Die Konverterschaltung 2A stellt ein als O₁ bezeichnetes umgewandeltes logisches Ausgangssignal bereit, dessen analoger Pegel an jenen des ersten Spannungswertes VCC₁, der im herangezogenen Beispiel bei 5 V liegt, ist. Man versteht somit, dass der Konverter für analoge Signale, der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, so wie in 3a dargestellt, und eine Konverterschaltung wie in 1b dargestellt, also die Konverterschaltung 2A, umfasst, es ermöglicht, eine Umwandlung von Signalen, O₂, die für den zweiten analogen Wert durch den zuvor genannten Speicherbereich mit dem Wert 3 V bereitgestellt werden, in Ausgangssignale O₁ zu gewährleisten, deren analoger Wert an jenen der Versorgungsspannung des ersten funktionellen Bereichs angepasst ist, der mit dem Wert 5 V versorgt wird. Man wird insbesondere verstehen, dass im in 3a dargestellten Konverter das Ausgangssignal O₂ des zweiten funktionellen Bereichs die Rolle des Eingangssignals I'₁ von 1b übernimmt, und das umgewandelte Ausgangssignal O₁ die Rolle des Signals I'₂ von 1b übernimmt.
Natürlich erlaubt die in 1b dargestellte Konverterschaltung auch die Ausführung eines Konverters für analogen Pegel von logischen Signalen, die durch einen ersten funktionellen Bereich, der zum Beispiel durch eine Anordnung von Speicherzellen, einen Lebendspeicher, gebildet wird, und durch einen zweiten funktionellen Bereich bereitgestellt werden, der aus Pufferschaltungen gebildet ist, wenn der erste, zuvor genannte funktionelle Bereich durch eine Stromversorgung mit einem ersten Spannungswert V'CC₂ von zum Beispiel gleich 3 V versorgt wird, und wenn der zweite funktionelle Bereich im Gegensatz dazu durch eine Stromversorgung mit einem zweiten Spannungswert V'CC₂ von zum Beispiel gleich 5 V versorgt wird. In diesem Fall und in ähnlicher Weise wie in der in 3a dargestellten Ausführungsform des Konverters wird angeführt, dass für die in 3b dargestellte Ausführungsform des Konverters per Konvention gilt, dass V'CC₁ = VCC₂ und VCC₁ = V'CC₂, also die in 1a bzw. 1b dargestellten Spannungswerte.
In diesem Fall ist somit der zweite Spannungswert V'CC₂ höher als der erste Spannungswert. Außerdem liefert der erste funktionelle Bereich für den zweiten funktionellen Bereich logische Eingangssignale und logische Steuersignale, wobei die logischen Eingangssignale im Fall der 3b mit I'₁ und die logischen Steuersignale mit E'₁ gekennzeichnet sind. Diese logischen Signale weisen natürlich einen analogen Pegel auf, der an den ersten Versorgungsspannungswert angepasst ist, das heißt an den Wert V'CC'1' = 3 V im Ausführungsbeispiel.
Der zweite funktionelle Bereich stellt für den ersten funktionellen Bereich als O'₂ gekennzeichnete logische Ausgangssignale bereit, wobei diese logischen Signale auf einem analogen Pegel sind, der an den zweiten Spannungswert V'CC₂ = 5 V im Ausführungsbeispiel angepasst ist.
Unter diesen Bedingungen umfasst der Konverter für analoge Pegel von den zuvor erwähnten logischen Eingangssignalen, logischen Steuersignalen und logischen Ausgangssignalen, mindestens – so wie in 3b dargestellt und in Bezug auf eine selbe Referenzspannung VSS zusammengeschaltet – eine erste Konverterschaltung für analoge Pegel der logischen Eingangssignale mit dem Bezugszeichen 2B, wobei die Konverterschaltung 2B mit der Konverterschaltung wie in 1b dargestellt vollkommen identisch ist. Die erste Konverterschaltung für analoge Pegel 2B empfängt logische Eingangssignale, die Signale I'₁, welche für die erste Konverterschaltung erste Eingangssignale darstellen, und stellt ein erstes, umgewandeltes, als I'₂ bezeichnetes logisches Eingangssignal bereit, dessen analoger Pegel natürlich an jenen des zweiten Spannungswertes V'CC₂, im genannten Ausführungsbeispiel gleich 5 V, angepasst ist.
Ferner umfasst der Konverter für analoge Pegel, so wie in 3b dargestellt, eine zweite Konverterschaltung für analoge Pegel der logischen Steuerbefehle, wobei die zweite Konverterschaltung in der genannten Figur das Bezugszeichen 2C aufweist.
Die zweite Konverterschaltung 2C ist mit der Konverterschaltung 2B und der in 1b dargestellten Konverterschaltung vollkommen identisch. Die zweite Konverterschaltung 2C empfängt die als E'₁ bezeichneten logischen Steuersignale, welche für den Konverter und die zweite Konverterschaltung 2C zweite Eingangssignale darstellen, von denen ausgehend die zweite Konverterschaltung 2C ein zweites, umgewandeltes logisches Steuersignal liefert, das als E'₂ bezeichnet wird und dessen analoger Pegel an jenen des zweiten Spannungswertes V'CC₂, das heißt 5 V, angepasst ist.
Schließlich umfasst der in 3b dargestellte Konverter für analoge Pegel eine dritte Konverterschaltung für analoge Pegel, die mit dem Bezugszeichen 1C versehen ist und welche es ermöglicht, die Umwandlung der logischen Ausgangssignale O'₂, die durch den zweiten funktionellen Bereich bereitgestellt werden, in logische Ausgangssignale O'₁ zu gewährleisten, deren analoger Pegel an die Spannungsversorgung des ersten funktionellen Bereichs, das heißt an den Wert V'CC₁ von 3 V, angepasst ist.
Man wird somit verstehen, dass der in 3b dargestellte Konverter für analoge Pegel die Umwandlung der Eingangssignale I'₁ und der Steuersignale E'₁ mit einem niedrigen logischen Pegel in solche mit einem hohen logischen Pegel ermöglicht, der an die Versorgungsspannung des zweiten funktionellen Bereichs angepasst ist, während der Konverter ferner im Gegenzug die Umwandlung der logischen Ausgangssignale O'₂ des zweiten funktionellen Bereichs mit einem hohen logischen Pegel in solche mit einem niedrigen logischen Pegel ermöglicht, welcher an den Versorgungswert des ersten funktionellen Bereichs angepasst ist.
Man wird auch verstehen, dass in dem Fall der Ausführungsform des Konverters, die in 3b dargestellt ist, das Signal E'₁ die Rolle des Signals I'₁ im Fall der Konverterschaltung von 1b und das Signal E'₂ die Rolle des Signals I'₂ derselben 1b übernimmt.
4 stellt einen konfigurierbaren Konverter für analoge Pegel von logischen Eingangssignalen, logischen Steuersignalen und logischen Ausgangssignalen dar, die zwischen dem ersten und dem zweiten Spannungswert ausgetauscht werden, welche den ersten und den zweiten funktionellen Bereich einer integrierten Schaltung wie eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff versorgt, so wie zuvor in der Beschreibung erläutert.
Dennoch sind gemäß eines besonders vorteilhaften Aspektes des Konverters, der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, der erste funktionelle Bereich, der zum Beispiel aus der Anordnung von Speicherzellen besteht, und ein zweiter funktioneller Bereich, der aus den zuvor genannten Pufferschaltungen besteht, so gestaltet, dass der erste funktionelle Bereich durch eine Stromversorgung versorgt wird, die zwischen einem ersten und einem zweiten Spannungswert umgeschaltet werden kann, wobei der zweite Spannungswert niedriger, gleich oder höher als der erste Spannungswert ist, wobei die Spannungswerte als VCC₁ und VCC₂ bezeichnet werden, wobei der zweite funktionelle Bereich durch eine Stromversorgung versorgt wird, die ebenfalls zwischen den ersten und den zweiten zuvor genannten Spannungswerten umgeschaltet werden kann.
In 4 sind zwei als A, B bezeichnete Versorgungsleitungen dargestellt, welche mit Hilfe eines Schalters IC₁ bzw. IC₂ auf das Potenzial des ersten Spannungswertes VCC1 bzw. des zweiten Spannungswertes VCC₂ gebracht werden können.
Der erste funktionelle Bereich liefert an den ersten funktionellen Bereich logische Eingangssignale und logische Steuersignale, wobei die Signale mit derselben Bezeichnung den Signalen I₁ und E₁ von 3a entsprechen.
Auf dieselbe Weise liefert der zweite funktionelle Bereich an den ersten funktionellen Bereich logische Ausgangssignale O₂, welche dasselbe Bezugszeichen aufweisen wie im Fall von 3a.
Es ist eine Vergleichsschaltung C vorgesehen, welche den Wert der Versorgungsspannung empfängt, der durch die Leitung A bzw. B geliefert wird, wobei die Vergleichsschaltung C zum Beispiel durch eine Spannungsvergleichsvorrichtung gebildet wird, welche es ermöglicht, eine als Conf gekennzeichnete logische Variable auf 2 Bits bereitzustellen, wodurch es möglich wird, in der Tat den Zustand der Versorgungsschalter IC₁ und IC₂ darzustellen, das heißt den Wert der Spannungen VCC₁ oder VCC₂, die auf den Versorgungsleitungen A und B vorhanden sind.
Als nicht einschränkendes Beispiel wird angeführt, dass – wenn die Versorgungsspannung auf den Leitungen A und B dieselbe ist und sowohl gleich der ersten Versorgungsspannung VCC₁ als auch gleich der zweiten Versorgungsspannung VCC₂ ist – die logische variable Conf zum Beispiel den Wert 00 aufweisen kann. Wenn hingegen die Versorgungsspannungen auf den Leitungen A und B unterschiedliche Werte aufweisen, kann die logische Variable Conf dann den Wert 10 bzw. 01 annehmen, so wie beispielhaft und nicht einschränkend für VCC₁, gleich 5 V, und VCC₂, gleich 3 V, in nachstehender Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1 – Wert von Conf in Abhängigkeit von V_A, V_B
Es versteht sich, dass die logische Variable Conf über eine Busverbindung mit zwei Leitern, die aus diesem Grund in 4 punktiert dargestellt ist, an jeden der zuvor genannten programmierbaren Schalter geliefert wird.
Man versteht somit, dass die Vergleichsvorrichtung C, die über die zuvor genannte Busverbindung mit den programmierbaren Schaltern I_I10'2, I_E1E2, IV₁, IV₂ und IV_1I und IV₁₂ verbunden ist, somit erste Schaltelemente darstellt, die es ermöglichen, durch Kupplungen zum Beispiel an die ersten und zweiten Konverterschaltungen 1A und 1B das logische Eingangssignal I₁ für die Konverterschaltung 1A anzulegen, wobei das Signal die ersten Signale darstellt, sowie die logischen Steuersignale E₁ an die zweite Konverterschaltung 1B, welche zweite Signale für die zweite Konverterschaltung darstellen. Die erste Konverterschaltung 1A liefert somit, ausgehend von den ersten Signalen I₁, ein erstes, umgewandeltes logisches Eingangssignal, das heißt das Signal I₂, dessen analoger Pegel gleich jenem des zweiten Spannungswertes ist. Wenn hingegen das Ausgangssignal O'₂ auf den Eingang der Konverterschaltung 1A angewendet wird, liefert letztere ein umgewandeltes Ausgangssignal O'₁, dessen analoger Pegel an jenen des ersten Spannungswertes angepasst ist, der den ersten funktionellen Bereich versorgt.
Die zweite Konverterschaltung 1B liefert, ausgehend von den zweiten Signalen, das heißt vom logischen Steuersignal E₁, ein umgewandeltes logisches Steuersignal E₂, dessen analoger Pegel gleich jenem des zweiten Spannungswertes ist. Die logischen Ausgangssignale O'₂, welche die dritten Signale darstellen, werden zum Beispiel im Fall von 4 auf den ersten Konverter 1A mit Hilfe des programmierbaren Schalters I_I10'2 angewendet.
Somit ermöglichen es die erste Konverterschaltung 1A und die zweite Konverterschaltung 1B, in Abhängigkeit von ihrer Konfiguration, ein umgewandeltes Ausgangssignal, dessen analoger Pegel gleich jenem des zweiten Spannungswertes ist, oder – in Bezug auf die Konverterschaltung 1A, falls diese Ausgangssignale O'₂ empfängt – ein Signal zu liefern, das in den ersten Spannungswert umgewandelt ist, das heißt das Signal O'₁.
Der in 4 dargestellte konfigurierbare Konverter umfasst eine dritte 2B und eine vierte 2C Konverterschaltung für analoge Pegel von logischen Signalen, wobei die dritte und die vierte Konverterschaltung mit den in 1b dargestellten Konverterschaltungen vollkommen identisch sind. Die dritte Konverterschaltung 2B wird mit Hilfe der programmierbaren Schalter IV₁ bzw. IV₂ versorgt.
Die vierte Konverterschaltung 2C wird ausgehend von den programmierbaren Schaltern über die zuvor genannten Leitungen A und B ferner mit Hilfe der programmierbaren Schalter IV₂₁ bzw. IV₂₂ versorgt.
Die dritte Konverterschaltung 2B empfängt über einen programmierbaren Schalter I_I·₁₀₂ entweder das Eingangssignal I'₁, das logische Eingangssignal, das von dem ersten funktionellen Bereich an den zweiten funktionellen Bereich im Fall von 1b geliefert wird, oder aber das Ausgangssignal O₂, das im Fall von 3a vom zweiten funktionellen Bereich bereitgestellt wird. Die dritte Konverterschaltung 2B liefert in Abhängigkeit vom Eingangssignal ein umgewandeltes logisches Signal, das entweder dem logischen, umgewandelten Signal I'₂ von 1b oder dem umgewandelten Ausgangssignal O₁ von 3a entspricht. Ferner sind der Eingang zur Umwandlung der dritten Konverterschaltung 2A und der Ausgang dieser dritten Konverterschaltung über einen mit I₀₁₀₂ gekennzeichneten programmierbaren Schalter verbunden.
Die vierte Konverterschaltung 2C empfängt auf ihrem Eingang zur Umwandlung das Steuersignal E'₁ und liefert das umgewandelte Steuersignal E'₂, so wie in 3b dargestellt. Der Eingang zur Umwandlung und der Ausgang, der das umgewandelte logische Signal bereitstellt, sind über einen als I_E·_1E·₂ bezeichneten programmierbaren Schalter verbunden. Es versteht sich, dass die programmierbaren Schalter I_I·102, I₀₁₀₂, IV₂₁, IV₂₂ und I_E·_1E·₂ über die Busverbindung so verbunden sind, dass sie die logische Konfigurationsvariable Conf empfangen.
Es versteht sich ferner, dass das Umschaltmodul C, das mit den zuvor genannten Schaltern verbunden ist, in der Tat ein zweites Element zur Steuerung der Umschaltung darstellt, welches es ermöglicht, durch Kopplung an eine der dritten bzw. der vierten Konverterschaltungen für analoge Pegel von logischen Signalen 2B und 2C die zuvor genannten logischen Signale anzuwenden. Die dritte und die vierte Konverterschaltung 2B, 2C liefern, ausgehend von den dritten Signalen, ein umgewandeltes Ausgangssignal, dessen analoger Pegel gleich jenem des ersten bzw. zweiten Spannungswertes ist. Die zweiten Elemente zur Steuerung der Umschaltung, die zuvor genannten wurden, ermöglichen auch, auf die dritte 2B und auf die vierte Konverterschaltung 2C die logischen Eingangssignale I'₁ anzuwenden, welche die ersten Signale darstellen, bzw. die logischen Steuersignale E'₁, welche die zweiten Signale darstellen. Unter diesen Umständen liefert die dritte Konverterschaltung 2B, ausgehend von den ersten Signalen, ein erstes, umgewandeltes logisches Eingangssignal I'₂, dessen analoger Pegel gleich jenem des zweiten Spannungswertes ist, während die vierte Konverterschaltung 2C, ausgehend von den zweiten Signalen, das heißt vom Steuersignal E'₁, das umgewandelte logische Steuersignal E'₂ bereitstellt, dessen analoger Pegel gleich jenem des zweiten Spannungswertes ist.
Es versteht sich, dass in Bezug auf die programmierbaren Schalter I_I1I2, I_E1E2, I₀₁₀₂, I_E1E2 letztere, in normalerweise geöffneter Position, wenn die Spannungen auf den Versorgungsleitungen A und B unterschiedlich sind, in geschlossene Position gebracht werden, wenn die Versorgungsspannungen auf den Leitungen A und B identisch sind, so dass die direkte Übertragung der logischen Eingangssignale zum Ausgang hin ermöglicht wird, wobei jede Konverterschaltung 1A, 1B, 2B und 2C dann kurzgeschlossen ist, so dass die direkte Übertragung in Abwesenheit jeglicher Umwandlung des analogen Pegels von logischen Signalen ermöglicht wird, die durch einen der funktionellen Bereiche zum anderen funktionellen Bereich unter Berücksichtigung des Umstandes ausgegeben werden, dass die Versorgungsspannungen von letzteren identisch sind. In dem zuvor genannten Fall wird angeführt, dass dank des Einsatzes der Schalter IV₁, IV₂, IV₁₁, IV₁₂, IV₂₁ und IV₂₂ die Konverterschaltungen 1A, 1B und 2B, 2C somit von den Versorgungsleitungen abgeschlossen sind, was eine Reduktion des Gesamtverbrauchs der entsprechenden integrierten Schaltung ermöglicht.
Eine Tabelle, nämlich Tabelle 2, in der die Positionswerte der programmierbaren Schalter in Abhängigkeit der logischen Konfigurationsvariable Conf angegeben werden, ist nachstehend angeführt, wobei der Wert 0 die offene Position des programmierbaren Schalters und der Wert 1 seine geschlossene Position anzeigt.
Tabelle 2
Man wird insbesondere verstehen, dass dank des Einsatzes eines Teils der Schalter IC₁ und IC₂, welche das Umschalten eines Spannungswertes auf einen anderen Spannungswert ermöglichen, und der Vergleichsvorrichtung C, die mit den zuvor genannten programmierbaren Schaltern verbunden ist, die Umschaltelemente, verbunden mit der Vergleichsvorrichtung C, ein Element zur Verwaltung der ersten und der zweiten Umschaltelemente darstellen. Man wird ferner verstehen, dass diese Verwaltungselemente es in der Tat ermöglichen, die Konfiguration von 3a oder von 3b wieder herzustellen, indem drei der vier eingesetzten Konverterschaltungen 1A, 1B und 2B, 2C von 4a verbunden werden, nach Ausschlusskriterien der gleichzeitigen Kopplung der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten Konverterschaltung für das Umwandeln der zuvor genannten analogen Pegel, und durch Kopplung von drei der vier Konverter, um entweder die Umwandlung von hohem analogem Pegel zu hohem analogem Pegel oder umgekehrt sicherzustellen, und zwar zwischen dem ersten funktionellen Bereich und dem zweiten funktionellen Bereich durch Kopplung der ersten mit der zweiten und mit entweder der dritten oder vierten Konverterschaltung, oder um im Gegensatz dazu die Umwandlung von niedrigem analogem Pegel zu niedrigem analogen Pegel und umgekehrt zwischen dem ersten funktionellen Bereich und dem zweiten funktionellen Bereich sicherzustellen, durch Kopplung von einer der ersten oder zweiten Konverterschaltungen und der dritten und vierten Konverterschaltungen, wenn die Versorgungsspannungen auf den Versorgungsleitungen A und B unterschiedlich sind. Wenn jedoch die Versorgungsspannungen auf den Versorgungsleitungen A und B identisch sind, kann die Umwandlung zwischen gleichem hohem logischen Pegel bzw. niedrigem Pegel dank der Verwendung der programmierbaren Kurzschlussschalter, die zuvor in der Beschreibung genannt wurden, durch einfache Übertragung erfolgen. Gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt des konfigurierbaren Konverters, der in 4 dargestellt ist, wird angeführt, dass – wenn die Versorgungsspannungen auf den Versorgungsleitungen A und B identisch sind – die Schalter I_I1I2, I_E1E2, I₀₁₀₂ und I_E·_1E·₂ im offenen Zustand gehalten werden können, ohne dass dadurch Nachteile entstünden, da jeder Konverter 1A, 1B, 2B oder 2C den Umwandlungsprozess auf vollständig transparente Weise gewährleistet. Diese Konfiguration kann somit mit Hilfe des spezifischen Wertes der Konfigurationsvariable Conf = 11 erhalten werden, welche infolgedessen die Steuerung der zuvor genannten Schalter ermöglicht. Zu diesem Zweck kann somit die Vergleichsvorrichtung C auf Initiative des Benutzers mit einer Eingangssteuerung T versehen werden, welche es dem Benutzer ermöglicht, die Funktionsweise in transparenter Form auszuwählen.
Man wird somit verstehen, dass der konfigurierbare Konverter, der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, so wie in 4 dargestellt, besonders für eine Verwendung bei integrierten Schaltungen geeignet erscheint, in denen die Konfiguration der Versorgung mit Hilfe der Schalter IC₁ und IC₂ in Abhängigkeit vom verfügbaren Material erfolgt. Eine besonders vorteilhafte Anwendung betrifft insbesondere die Schaltungen mit einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff für tragbare Mikrocomputer, in denen es vorteilhaft ist, in Abhängigkeit von der beabsichtigten Anwendung entweder die Ausführungsgeschwindigkeit, das heißt die Geschwindigkeit zum Lesen des Speichers mit wahlfreiem Zugriff, wobei dies jedoch auf Kosten eines hohen Verbrauchs geht, oder im Gegensatz dazu die Betriebsautonomie dieser Schaltungen zu bevorzugen, was wiederum auf Kosten einer langsameren Geschwindigkeit geht. Man wird insbesondere verstehen, dass in dieser Anwendung die Schalter IC₁ und IC₂ auch durch programmierbare Schalter gebildet werden können, die nach Belieben des Benutzers des tragbaren Rechners gesteuert werden.

Claims

Konverterschaltung für analoge Pegel, welche erste logische Signale eines ersten funktionellen Bereiches einer integrierten Schaltung, wobei dieser erste Bereich durch eine Stromversorgung mit einem ersten Spannungswert (Vcc₁) versorgt wird, in zweite logische Signale eines zweiten funktionellen Bereichs dieser integrierten Schaltung umwandelt, wobei dieser zweite Bereich durch eine Stromversorgung mit einem zweiten Spannungswert (Vcc₂), der höher als oder gleich dem ersten Spannungswert ist, versorgt wird, wobei die Spannungswerte in Bezug auf ein und dieselbe Referenzspannung definiert werden, wobei die Konverterschaltung in Bezug auf die gemeinsame Referenzspannung nacheinander in Kaskadenschaltung verbunden Folgendes umfasst: – eine Inverterstufe (20), die mit dem ersten Spannungswert versorgt wird und die auf einer Eingangsklemme ein logisches Eingangssignal empfängt, das aus den ersten Signalen besteht, deren analoger Pegel an jenen des ersten Spannungswertes angepasst ist, und die ein umgekehrtes logisches Eingangssignal bereitstellt, und – verstärkende Konvertermittel (21), welche mit dem zweiten Spannungswert versorgt werden und die mit der Inverterstufe verbunden sind und durch Verstärkung ein logisches Ausgangssignal bereitstellen, das mit dem logischen Eingangssignal gleichphasig umgewandelt wird und dessen analoger Pegel an jenen des zweiten Spannungswertes angepasst ist, und welches die zweiten logischen Signale darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die verstärkenden Konvertermittel (21) Folgendes umfassen: – eine erste Inverterstufe (TN₂, TP₂), die mit dem zweiten Spannungswert über einen Reaktionstransistor (TP₃) verbunden ist, welcher das logische Eingangssignal empfängt und ein umgekehrtes logisches Ausgangssignal mit einem analogen Pegel bereitstellt, der im wesentlichen gleich jenem des zweiten Spannungswertes ist; – eine zweite Inverterstufe (TN₄, TP₄), welche auf einer Eingangsklemme das umgekehrte logische Eingangssignal empfängt, das von der ersten Inverterstufe bereitgestellt wird; – einen Transistor für kumulative Befehle (TN₃), der zwischen dem zweiten Spannungswert und dem Eingang der zweiten Inverterstufe geschaltet ist, wobei die Steuerelektrode des Transistors für kumulative Befehle am Ausgang der Inverterstufe (20) angeschlossen ist, welche durch den ersten Spannungswert versorgt wird, wobei die zweite Inverterstufe (TN₄, TP₄) auf einem Ausgang ein dupliziertes logisches Eingangssignal mit einem analogen Pegel bereitstellt, der an jenen des zweiten Spannungswertes angepasst ist, wobei der Ausgang in Reaktion an die Steuerelektrode des Reaktionstransistors (TP₃) zwischengeschaltet ist; – eine dritte Inverterstufe (TN₅, TP₅), welche das duplizierte logische Eingangssignal empfängt und ein umgekehrtes, kalibriertes logisches Eingangssignal bereitstellt; – eine vierte Inverterstufe (TN₆, TP₆), welche das umgekehrte, kalibrierte logische Eingangssignal empfängt und das logische Ausgangssignal bereitstellt, das mit dem logischen Eingangssignal gleichphasig umgewandelt ist und dessen analoger Pegel an jenen des zweiten Spannungswertes angepasst ist.
Integrierte Schaltung mit einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff, welche einen ersten funktionellen Bereich, der aus einer Anordnung von Speicherzellen besteht, und einen zweiten funktionellen Bereich umfasst, der aus Pufferschaltungen besteht, wobei die Speicherzellen über die Pufferschaltungen zugänglich sind, wobei der erste funktionelle Bereich durch eine Stromversorgung mit einem ersten Spannungswert versorgt wird und der zweite funktionelle Bereich durch eine Stromversorgung mit einem zweiten Spannungswert versorgt wird, der niedriger als oder gleich dem ersten Spannungswert ist, wobei der erste funktionelle Bereich für den zweiten funktionellen Bereich logische Eingangssignale und logische Steuersignale mit einem analogen Pegel bereitstellt, der an den ersten Spannungswert angepasst ist, und wobei der zweite funktionelle Bereich für den ersten funktionellen Bereich logische Ausgangssignale mit einem analogen Pegel bereitstellt, der an den zweiten Spannungswert angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung ferner einen Konverter für analoge Pegel von logischen Eingangssignalen, logischen Steuersignalen und logischen Ausgangssignalen umfasst, wobei der Konverter zwischengeschaltet in Bezug auf eine gemeinsame Referenzspannung mindestens Folgendes umfasst: – eine erster Konverterschaltung für analoge Pegel von logischen Eingangssignalen, wobei die logischen Eingangssignale für die erste Konverterschaltung erste Signale darstellen, wobei die erste Konverterschaltung ausgehend von diesen ersten Signalen ein umgewandeltes erstes logisches Eingangssignal bereitstellt, dessen analoger Pegel an jenen des zweiten Spannungswertes angepasst ist; – eine zweite Konverterschaltung für analoge Pegel von logischen Steuersignalen, wobei die logischen Steuersignale für diese zweite Konverterschaltung zweite Signale darstellen, wobei die zweite Konverterschaltung ausgehend von diesen zweiten Signalen ein umgewandeltes zweites logisches Steuersignal bereitstellt, dessen analoger Pegel an jenen des zweiten Spannungswertes angepasst ist; – und eine dritte Konverterschaltung für analoge Pegel von logischen Ausgangssignalen nach Anspruch 1, wobei die logischen Ausgangssignale für diesen dritten Konverter dritte Signale darstellen, wobei die dritte Konverterschaltung ausgehend von diesen dritten Signalen ein umgewandeltes logisches Ausgangssignal bereitstellt, dessen analoger Pegel an jenen des ersten Spannungswertes angepasst ist.
Integrierte Schaltung mit einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff, welche einen ersten funktionellen Bereich, der aus einer Anordnung von Speicherzellen besteht, und einen zweiten funktionellen Bereich umfasst, der aus Pufferschaltungen besteht, wobei die Speicherzellen über die Pufferschaltungen zugänglich sind, wobei der erste funktionelle Bereich durch eine Stromversorgung mit einem ersten Spannungswert und der zweite funktionelle Bereich durch eine Stromversorgung mit einem zweiten Spannungswert versorgt wird, der höher als oder gleich dem ersten Spannungswert ist, wobei der erste funktionelle Bereich für den zweiten funktionellen Bereich logische Eingangssignale und logische Steuersignale mit einem analogen Pegel bereitstellt, der an den ersten Spannungswert angepasst ist, und wobei der zweite funktionelle Bereich für den ersten funktionellen Bereich logische Ausgangssignale mit einem analogen Pegel bereitstellt, der an den zweiten Spannungswert angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung ferner einen Konverter für analoge Pegel von logischen Eingangssignalen, logischen Steuersignalen und logischen Ausgangssignalen umfasst, wobei der Konverter in Bezug auf ein und dieselbe Referenzspannung zwischengeschaltet Folgendes umfasst: – eine erste Konverterschaltung für analoge Pegel von logischen Eingangssignalen nach Anspruch 1, wobei die logischen Eingangssignale für die erste Konverterschaltung erste Signale darstellen, wobei die erste Konverterschaltung ausgehend von den ersten Signalen ein erstes umgewandeltes logisches Eingangssignal bereitstellt, dessen analoger Pegel an jenen des zweiten Spannungswertes angepasst ist; – eine zweite Konverterschaltung für analoge Pegel von logischen Steuersignalen nach Anspruch 1, wobei die logischen Steuersignale für die zweite Konverterschaltung zweite Signale darstellen, wobei die zweite Konverterschaltung ausgehend von den zweiten Signalen ein zweites umgewandeltes logisches Steuersignal bereitstellt, dessen analoger Pegel an jenen des zweiten Spannungswertes angepasst ist; – eine dritte Konverterschaltung für analoge Pegel von logischen Ausgangssignalen, wobei die logischen Ausgangssignale für die dritte Konverterschaltung dritte Signale darstellen, wobei die dritte Konverterschaltung ausgehend von den dritten Signalen ein umgewandeltes logisches Ausgangssignal bereitstellt, dessen analoger Pegel an jenen des ersten Spannungswertes angepasst ist.
Integrierte Schaltung mit einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff, welche einen ersten funktionellen Bereich, der aus einer Anordnung von Speicherzellen besteht, und einen zweiten funktionellen Bereich umfasst, welcher durch die Pufferschaltungen gebildet ist, wobei die Speicherzellen über die Pufferschaltungen zugänglich sind, wobei der erste funktionelle Bereich durch eine Stromversorgung versorgt wird, die zwischen einem ersten und einem zweiten Spannungswert umgeschaltet werden kann, wobei der zweite Spannungswert geringer als, gleich oder größer als der erste Spannungswert ist, und wobei der zweite funktionelle Bereich durch eine Stromversorgung versorgt wird, die zwischen dem ersten und dem zweiten Spannungswert umgeschaltet werden kann, wobei der erste funktionelle Bereich für den zweiten funktionellen Bereich logische Eingangssignale und logische Steuersignale mit einem analogen Pegel bereitstellt, der an den ersten bzw. den zweiten Spannungswert angepasst ist, und wobei der zweite funktionelle Bereich für den ersten funktionellen Bereich logische Ausgangssignale mit einem analogen Pegel bereitstellt, der an den ersten bzw. den zweiten Spannungswert angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung einen konfigurierbaren Konverter für analoge Pegel von logischen Eingangssignalen, logischen Steuersignalen und logischen Ausgangsignalen zwischen den analogen Pegeln des ersten und des zweiten Spannungswertes umfasst, der in Bezug auf ein und dieselbe Referenzspannung mindestens Folgendes umfasst: – eine erste und eine zweite Konverterschaltung für analoge Pegel von logischen Signalen, wobei die logischen Signale durch die logischen Eingangssignale, logischen Steuersignale und logischen Ausgangssignale gebildet werden; – eine dritte und eine vierte Konverterschaltung für analoge Pegel von logischen Signalen nach Anspruch 1, wobei die logischen Signale aus den logischen Eingangssignalen, den logischen Steuersignalen und logischen Ausgangssignalen bestehen; – erste und zweite Umschaltmittel, welche es ermöglichen, durch Kopplung entweder auf die ersten und die zweiten Konverterschaltungen bzw. an eine der dritten bzw. eine der vierten Konverterschaltungen logische Eingangssignale und logische Steuersignale bzw. logische Ausgangssignale anzulegen, um ein umgewandeltes logisches Ausgangssignal bereitzustellen, dessen analoger Pegel an jenen des ersten bzw. zweiten Spannungswertes angepasst ist, oder an die dritten und zweiten Konverterschaltungen bzw. an eine der ersten bzw. zweiten Konverterschaltungen logische Eingangssignale und logische Steuersignale bzw. logische Ausgangssignale anzulegen, um ein umgewandeltes logisches Ausgangssignal bereitzustellen, dessen analoger Pegel an jenen des zweiten bzw. ersten Spannungswertes angepasst ist; – Mittel zum Verwalten der ersten und der zweiten Umschaltmittel, mit dem Ausschlusskriterium der gleichzeitigen Kopplung der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten Konverterschaltung für analoge Pegel und der Kopplung von drei der vier Konverter, um entweder die Umwandlung von hohem analogem Pegel zu niedrigem analogem Pegel und umgekehrt zwischen dem ersten funktionellen Bereich und dem zweiten funktionellen Bereich durch Kopplung der ersten, der zweiten und einer der dritten bzw. der vierten Konverterschaltungen oder die Umwandlung von niedrigem analogem Pegel zu hohem analogem Pegel und umgekehrt zwischen dem ersten funktionellen Bereich und dem zweiten funktionellen Bereich durch Kopplung von einem der ersten bzw. der zweiten und der dritten und der vierten Konverterschaltungen, oder eine Umwandlung zwischen gleich hohen bzw. gleich niedrigen analogen Pegeln in Abhängigkeit vom relativen Wert des ersten und des zweiten Spannungswertes zu gewährleisten.