DE69934551T2 - Sende-Empfangstreiber mit programmierbarer Flankensteilheit unabhängig vom Herstellungsverfahren , der Speisespannung und der Temperatur - Google Patents

Sende-Empfangstreiber mit programmierbarer Flankensteilheit unabhängig vom Herstellungsverfahren , der Speisespannung und der Temperatur Download PDF

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Technisches Feld der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zur Übermittlung elektrischer Signale von einem Ort an einen anderen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Ausgangstreiber, die vorgesehen sind, um eine zeitige Übertragung derartiger Signale bei gewünschten Potentialen und mit ausreichendem Strom für die Kommunikation zwischen gekoppelten Einrichtungen bereitzustellen. Detaillierter betrifft die vorliegende Erfindung eine Schaltung für die Steuerung des Übergangs von logischen Signalen zwischen "High-" and "Low-" Werten, inklusive solcher Signale, die mit komplementären Metall-Oxid-Silikon (CMOS) transistorbasierten Ausgangstreibern assoziiert sind.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Ausgangstreiber werden verwendet, um elektrische Signale gewünschter Amplitude und Stärke zu transferieren. Der Signaltransfer findet statt über Busse bzw. Schnittstellen, die aktive Einrichtungen verbinden, die entweder ein Chip auf der gleichen Halbleiterbasis oder unterschiedliche Chips sind. Die Einrichtungen können nahe zueinander angeordnet sein oder sie können in einer gewissen Distanz voneinander angeordnet sein. Ein Beispiel einer nahen Einrichtungsschnittstelle, die eine oder mehrere Busverbindungen erfordert, ist die Verbindung einer Platine an eine andere innerhalb eines Computersystems, wie z.B. über eine Busleiterplatte. Ein Beispiel einer entfernten Apparateschnittstelle, die eine oder mehrere Busverbindungen erfordert, ist die Ankopplung eines Computersystems an ein anderes, wie z.B. über eine Telefonleitung, d.h. effektiv eine Sprach-/Datenleitung.
  • Ein beständiges Ziel bei allen Computern und Kommunikationssystemen ist die Fähigkeit elektrische Signale akkurat und so schnell wie möglich zu transferieren. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es wichtig, dass diese Signale mit relativ gleichförmigen Raten, Amplitu den und Stärken übertragen werden. Dies ist am einfachsten zu bewerkstelligen innerhalb eines einzigen Computersystems, jedoch weniger, wenn die Verbindung einer Vielzahl nicht gleichförmiger Computersysteme betroffen ist. Protokolle sind entwickelt worden, um Übertragungsrate, Amplitude und Stärken-Gleichförmigkeit bereitzustellen, um so eine Kompatibilität zwischen Systemen und zwischen Subsystemen zu entwickeln.
  • Weil unterschiedliche aktive Einrichtungen bei unterschiedlichen Raten betrieben werden, wie z.B. Drucker im Gegensatz zu Speichereinrichtungen, und unterschiedliche Lastdrains haben als Funktion internen Betriebs, benötigt jede Einrichtung einen oder mehrere Ausgangstreiber um die Erfordernisse an die Übertragungsstandards zu erfüllen. Ausgangstreiber werden benötigt, um die Signalverstärkung vor der Ausgabe an einen Bus zu erhöhen; sie werden benötigt, um die Übertragungsrate des zu liefernden Signals zu verlangsamen oder zu beschleunigen oder eine Kombination von beiden. Es soll klargestellt werden, dass diese Ausgangstreiber auch tätig sind, um Übertragungen von dem Bus zu empfangen, um diese zu der aktiven Einrichtung für eine Interpretation oder Aktion zurückzuliefern, falls dies vorgesehen ist. Unter der Annahme dieser dualen Betriebsfähigkeit werden diese vereinheitlichenden oder signalstandardisierenden Treiber generell als Transceiver (Sende-Empfänger) bezeichnet.
  • Es ist bekannt, dass in digitalen Systemen Signale, die zwischen den Einrichtungen übermittelt werden, entweder als logisch High (oder "1" oder "ON") und logisch Low (oder "0" oder "OFF") kategorisiert werden. Das bestimmte Signalpotential, das definiert, ob ein logisches High oder logisches Low übertragen wird, hängt ab von den Halbleiterkomponenten, die die Schaltung bilden, die mit der Übertragung assoziiert ist. Die am meisten gängigen Schaltungskonfigurationen, die zur Erzeugung digitaler Signale verwendet werden, umfassen unter anderem CMOS, Transistor-Transistor Logik (TTL), und insbesondere Emitter-gekoppelte Logik (ECL) – positive ECL (PECL). Jede dieser logischen Konfigurationen arbeitet unterschiedlich als eine Funktion des Hin- und Herbewegens zwischen dem, was ein logisches High-Signal und dem, was ein logisches Low-Signal bedeutet.
  • Für eine CMOS-Logik, die in erster Linie auf der Verwendung von MOS-Transistoren basiert, wird ein logisches Low-Signal in dem Bereich von 0,6 Volt (V) über einer Niederpotentialstromschiene GND entwickelt, die beim 0,0 V liegt. Ein logisch High-Signal wird in der Regel entwickelt im Bereich von Vcc bis Vcc –0,6 V, wobei Vcc zwischen 4,5 und 5,5 V für eine nominelle 5 V-Versorgung liegen kann oder zwischen 3,0 V und 3,6 V für eine nominelle 3,3 V-Versorgung. Für eine 5 V-Versorgung muss dann die Potentialdifferenz zwischen Low and High wenigstens 3,9 V betragen um sicherzustellen, dass ein gewünschtes Umschalten zwischen einem logisch Low und einem logisch High stattfindet. TTL- und ECL-Logikkonfigurationen basieren andererseits primär auf der Verwendung von bipolaren Transistoren. Die Umschaltdifferenz für ein Umschalten zwischen einem logisch Low und einem logisch High ist signifikant weniger als es für eine CMOS-Tätigkeit ist, sie kann einen so geringeb Wert wie z.B. 1,0 V annehmen. Für PECL-Systeme z.B. sind die Umschaltungen noch näher beieinander. In einer PECL-Schaltung, die Vcc abhängig ist, entspricht ein logisch High einem Potential von ungefähr Vcc –0,9 V und ein logisch Low ist äquivalent einem Potential von ungefähr Vcc –1,7 V. Somit ist bei CMOS- und nicht CMOS-Übertragungspaarungen offensichtlich, dass unterschiedliche Potentialstufen nicht automatisch das Triggern einer gewünschten Umschaltung von einem logischen Level auf den anderen sicherstellen. Darüber hinaus können geringere Potentialumschaltungen in CMOS-Signalen keine logischen Zustandsänderungen irgendeiner Art dort bewirken. Jedoch können sie signifikant genug sein, um eine unerwartete Änderung in einem TTL- oder einem ECL-Logikwert hervorzurufen, wenn dieser einem TTL- oder ECL- basierenden System übertragen wird.
  • Selbstverständlich sind unerwartete Änderungen in Logikwerten unerwünscht. Sie können signifikante Betriebsfehler hervorrufen. Daher ist es wichtig, einen Transceiver-Treiber zu schaffen, der keine Signalpotentialumschaltungen generiert, außer denen, die zur Erzeugung einer Logikwertumschaltung spezifiziert erwünscht sind. Dieses Problem kann umso eher auftreten, als die Übertragungsraten erhöht werden. Die Erhöhung der Übertragungsraten erlaubt den Transfer von mehr Daten in einer kürzeren Zeitperiode und ist daher in vieler Hinsicht wünschenswert. Jedoch ist der Zuwachs der erhöhten Übertragungsrate oft untergraben durch einen Zuwachs an Störsignalen, bzw. Signalrauschen. Das bedeutet, dass ein schneller Wechsel im Signalpegel eine Schwingung um den stationären Wert entsprechend einem plötzlichen Ein- oder Ausschalten eines Transistors erzeugt. Das Ausmaß der Oszillation ist abhängig von dem bestimmten Transistorsystem als auch von der Last auf der Busleiterplatte.
  • Weil Transistoren zunehmend kleiner werden, um die gewünschten höheren Übertragungsraten zu realisieren, werden die korrespondierenden Differenzialunterschiede, die mit ihren logischen Ausgängen assoziiert sind, reduziert. Wenn die weiter umschaltenden CMOS-Logiksysteme mit geringer umschaltenden bipolar-Transistor-basierten Logiksystemen verbunden sind, kann das mit der CMOS-Tätigkeit verbundene Geräusch eine Differenz erzeugen, die hoch genug ist, ein unerwünschtes Umschalten eines Transistors hervorzurufen. Der Signalsprung, der mit dem häufigen Schalten stattfindet, erzeugt häufig Reflektionen in dem Übertragungsmedium, wie z.B. in Telefonübertragungsleitungen, wo die Reflektionen Signalfehler hervorrufen. Es ist daher wichtig, ein sanftes Umschalten der Treibertransistoren zu ermöglichen, so dass das Signalrauschen reduziert wird, wenn die logischen Pegel geändert werden.
  • Ein Mittel zur Erreichung eines gewissen Erfolgs beim Glätten von Signalübergängen in einem Transceiver-Treiber ist im US-Patent 5,557,223 beschrieben, das an Kuo erteilt worden ist. Wie in 1 dargestellt ist, enthält ein CMOS-basierter Signalausgangstreiber 10 eine Einrichtung, die dazu konzipiert ist, sanftes Schalten der Signalübertragung zu herbeizuführen. Der Kuo-Treiber enthält eine erste Invertiererstufe 20, die aus einem ersten Invertierer I1 gebildet ist, um ein zu übertragendes Eingangssignal INPUT zu empfangen, und einen zweiten. Invertierer I2. Diese Komponenten zusammen mit einer dritten Invertiererstufe I3, Strom spiegelnden Transistoren M199 und M197 und Ausgangstransistor M202 sind relativ standardisierte Komponenten eines Ausgangstreibers, um ein Ausgangssignal OUTPUT zu erzeugen. Die Transistoren M197 und M199 sind immer eingeschaltet, wie aus ihrer Kopplung und der Verwendung der Temperaturkompensationsgattertreiber TCD1 und TCD2 jeweils gesehen werden kann. Die Kuo-Schaltung enthält weiterhin eine Entladeschaltung 30, die mit dem Gatter des Transistors M202 gekoppelt ist, um das Schalten. dieses Ausgangstransistors zu verlangsamen, so dass das Signalhüpfen und Rückstrahlung minimiert werden können. Die Entladungsschaltung 30 enthält einen ersten Entladetransistor M440, einen zweiten Entladetransistor M441 und einen Invertierer I4.
  • Die Kuo-Schaltung 10 ist konzipiert, um eine eingebaute Verzögerung in der Entladung des Transistors M202 zu bewirken. Ein Eingangssignal an dem Knoten INPUT, das ein logisch High an dem Gatter des Transistors M202 hervorruft, produziert ebenfalls ein logisches High an dem Gatter des Transistors M440. Er führt ebenfalls zu einem logisch Low an dem Gatter des Transistors M441. Das Ergebnis ist, dass die Transistoren M202 und M440 eingeschaltet sind, wohingegen der Transistor M441 ausgeschaltet ist, wobei der Stromfluss durch diesen Zweig der Schaltung 30 enthaltend M440 und M441 verhindert wird. Diese Situation resultiert in einem logisch Low-Signal an OUTPUT. Wenn das der Schaltung 10 zugeführte Eingangssignal zur Erzeugung eines logisch Low an dem Gatter von M202 und eines logisch High an den Eingängen der Inverter I4 und des Transistors M441 umschaltet, wird der Transistor M441 eingeschaltet. Wegen der Gatterverzögerung, die durch den Invertierer I4 hervorgerufen wird, bleibt der Transistor M440 eingeschaltet. Dies resultiert in einer Ableitung des Stroms von dem Gatter des Transistors M202, bis I4 agiert, um den Transistor M440 abzuschalten, womit die komplette Abschaltung von M202 ermöglicht wird.
  • Der Kuo-Ausgangstreiber aus 1 ist nützlich, um das Schalten des Ausgangstransistors M202 zu glätten. Jedoch sind mit der Entladungsschaltung 30 mehrere Nachteile verknüpft. Insbesondere ist es gut bekannt, dass mit der Herstellung von Halbleitereinrichtungen Unabwägbarkeiten verknüpft sind. Insbesondere für aktive Einrichtungen können die Charakteristiken sogar um 30% auf dem Chip variieren und zusätzlich von Chip zu Chip. Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Schritte und der Komplexität, die z.B. mit der Herstellung eines Transistors verbunden ist, ist dies nicht überraschend. Unglücklicherweise führen Fabrikationsabweichungen zu unerwünschten Wirkungsabweichungen, die umso bedeutender werden, wie die Komponenten kleiner werden und akzeptierbare Arbeitsbereiche schmaler. Angesichts der Einführung der Transistoren M440 und M441 als auch der Kombination der Transistoren und anderer Elemente, die üblicherweise benutzt werden, um den Invertierer I4 herzustellen, ist es offensichtlich, dass die Kuo-Entladungsschaltung diese Problematik nicht berücksichtigt. Kuo schlägt vor, dass I4 aus mehreren Invertierungsabschnitten gebildet werden kann, was das Problem noch vergrößern würde. Abweichungen bei den Betriebsbedingungen, umfassend Änderungen in der Temperatur und den Versorgungsspannungen, werden auch Änderungen in der Betriebsleistung der Kuo-Transistoren bewirken.
  • Unbekannte Abweichungen im Betriebsverhalten sind aus dem Standpunkt des Ingenieurs unerwünscht. Stattdessen fordert der Gestalter eines Übertragungssystems Konsistenz und Gleichförmigkeit, die durch die Kuo-Schaltung nicht leicht erzielbar ist. Weiterhin begrenzt die Anfälligkeit gegenüber Fabrikations- und Umweltunabwägbarkeiten die Fähigkeit des Gestalters, akkurat die Schaltrate des Ausgangstransistors zu programmieren. Daher wird ein Transceiver-Treiber benötigt, der ein Ausgangssignal erzeugt, welches im Wesentlichen unabhängig von den Bedingungen der der Herstellung, der Temperatur und der Versorgungsspannungen ist. Darüber hinaus wird ein Transceiver-Treiber benötigt, der zuverlässig programmierbar ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Transceiver-Treiberschaltung zu schaffen, die ein Ausgangssignal erzeugt, welches im Wesentlichen unabhängig von Bedingungen der Herstellung, Temperatur und Versorgungsspannung ist. Es ist ebenfalls ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine derartige Schaltung zu schaffen, die programmierbar ist.
  • Diese und andere Ziele werden durch die vorliegende Erfindung über die Modifikation der Kuo-Schaltung erzielt, um die Entladungsschaltung, die in 1 gezeigt ist, zu eliminieren und ein erstes Entladungselement für Aufwärtsbedingungen hinzuzufügen und ein zweites Entladungselement für Abwärtsbedingungen. Die primären Komponenten des allgemeinen Ausgangstreibers, wie er in 1 gezeigt ist, verbleiben im Wesentlichen die Gleichen. Jedoch enthält der Treiber der vorliegenden Erfindung die genannten Entladeelemente gekoppelt zu der Invertiererstufe, die als Invertierer I3 bezeichnet ist. Insbesondere ist das erste Entladungselement vorzugsweise angeschlossen ist zwischen der Hochpotentialversorgungsschiene Vcc und der Source des Transistors M201, während das zweite Entladungselement angeschlossen ist zwischen der Niederpotentialversorgungsschiene GND und der Source des Transistors M198. Das bedeutet, statt das Gatter des Ausgangstransistors M202 direkt zu manipulieren, modifiziert die vorliegende Erfindung das Einschalten und Ausschalten von M202 indem der Strom reguliert wird, der dessen Gatter zugeführt wird. Die Verwendung eines kapazitiven Elements anstelle eines Satzes von Entladungstransistoren sichert ein schrittweises Ein- und Ausschalten der Ausgangstransistoren, weil keine Schwellwertspannung für eine anfängliche Tätigkeit eines Entladungstransistors überschritten werden muss. Dies kann ebenfalls etwas Rauschen erzeugen, obwohl in einem geringeren Ausmaß.
  • Die ersten und zweiten Entladungselemente der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise als Kapazitäten bzw. Kondensatoren ausgebildet. Derzeitige Herstellungsverfahren erlauben die Herstellung von genau definierten kapazitiven Elementen, die wesentlich weniger anfällig sind gegen Variationen der Herstellung, Temperatur und sicherlich auch der Versorgungsspannung, als sie die Transistorsysteme des von Kuo gezeigten Typs sind. Darüber hinaus ist es mit der Verfügbarkeit von zunehmend kleineren Halbleitereinrichtungen möglich, kapazitive Elemente in dem Fabrikationsprozess bereitzustellen, ohne zuviel Platz auf dem Chip in Anspruch zu nehmen. Die derzeitigen Herstellungsverfahren ermöglichen ebenfalls die Herstellung von genau definierten kapazitiven Elementen, welche es wiederum dem Designer erlauben, die Tätigkeit des Transceiver-Treibers mit vergleichsweise engeren Toleranzen zu programmieren. Es muss angemerkt werden, dass mit im Wesentlichen einem einzigen kapazitiven Element Variationen in dem Herstellungsverfahren auf dem Chip und von Chip zu Chip einen wesentlich geringeren Einfluss auf Betriebscharakteristik haben als diejenigen, die in dem Kuo-Design festgestellt wurden.
  • Daher erlaubt die vorliegende Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen beansprucht ist, die Herstellung eines Treibers mit einer sehr gut programmierbaren Kantenratensteuerung, welcher Treiberbetrieb im Wesentlichen unabhängig ist von Abweichungen bei der Herstellung, der Versorgungsspannung und der Temperatur. Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung, der beigefügten Zeichnungen und der beigefügten Ansprüche.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein vereinfachtes Schaltungsdiagramm, das einen bekannten Ausgangstreiber zeigt, wie er von Kuo beschrieben wurde.
  • 2 ist ein vereinfachtes Schaltungsdiagramm, das den programmierbaren Teil bei der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist ein Wellenformdiagramm, das die Auswirkungen variierender Verfahrensbedingungen auf den Betrieb des bekannten Kuo-Treibers zeigt.
  • 4 ist ein Wellenformdiagramm, das die Auswirkung von abweichenden Verfahrensbedingungen auf den Betrieb des Treibers der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
  • Ein Transceiver-Logiktreiber 100 der vorliegenden Erfindung ist in 2 gezeigt. Diejenigen Komponenten des Treibers 100, die die gleichen sind wie die Komponenten des bekannten Treibers der 1, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Somit sind die Invertierer I1, I2 und I3 gleich, wie auch die unabhängig gesteuerten, immer eingeschalteten Transistoren M197 und M199. Der Ausgangstransistor M202 ist ebenfalls der gleiche, jedoch ist sein Betrieb modifiziert durch die Entladelemente der vorliegenden Erfindung. Ein erstes die Abwärtsflanke modifzierendes kapazitives Element C412 und ein zweites die Aufwärtsflanke modifizierendes kapazitives Element C240 komplettieren den Treiber 100 der vorliegenden Erfindung, der mit irgendeiner Schaltung gekoppelt sein kann, die eine Verstärkung benötigt und/oder eine Wellenbearbeitung für den Transfer von einem Ort zu einem anderen. Die Entladelemente können beide in dem Design des Treibers 100 integriert sein. Es ist jedoch möglich, nur das eine oder das andere zu verwenden, wenn nur die Bearbeitung entweder der Abwärtsflanke oder der Aufwärtsflanke des Betriebssignals des Transistors M202 interessiert.
  • Der Treiber 100 umfasst die Ankopplung des Invertierers I1 an den Eingangsknoten INPUT wodurch ein logisches Signal in der Form einer elektrischen Ladung von einem Signal generierenden System erhalten wird. Der Inverter I1 ist mit dem Inverter I2 gekoppelt. Beide Inverter sind für ihren Betrieb an Stromversorgungsschienen Vcc und GND gekoppelt. Ein Ausgang des Inverters I2 ist an den Eingang des Invertierers I3 gekoppelt, der einen PMOS Transistor M201 enthält, dessen Drain an den Drain des NMOS Transistors M198 gekoppelt ist. Die Source des Transistors M201 ist mit dem Drain des immer eingeschalteten PMOS Transistors M199 gekoppelt. Der Transistor M199 wird eingeschaltet gehalten über die Kopplung seines Gatters an eine unabhängige Signalquelle, die dem Fachmann an sich bekannt ist, hier als VPMOS bezeichnet, die ein kontinuierliches Signal auf einem Potential hinreichend geringer als das Potential von Vcc bereitstellt, welches mit der Source von M199 gekoppelt ist. Die Source des Transistors M198 ist mit dem Drain des immer eingeschalteten Transistors M197 gekoppelt. Der Transistor M197 wird über die Kopplung seines Gatters mit einer zweiten unabhängigen Signalquelle eingeschaltet gelassen, die vorzugsweise in der gleichen Art vorgesehen wird, wie die Bildung von VPMOS, nachfolgend als VNMOS bezeichnet, die ein kontinuierliches Signal auf einem Potential bereitstellt, das hinreichend größer ist als das Potential von GND, welche mit der Source von M197 gekoppelt ist. Es muss angemerkt werden, dass VPMOS und VNMOS durch eine einzige Bezugsquelle generiert werden können, die unter Verwendung von Stromspiegelung ausgefächert ist, um mehrfache Signalquellen bereitzustellen.
  • Der Ausgang des Invertierers I3 ist mit dem Gatter des Ausgangstransistors M202 gekoppelt, dessen Source mit GND und dessen Drain mit dem Ausgangsknoten OUTPUT gekoppelt ist. OUTPUT ist über den Widerstand Req ebenfalls an einen Hochpotentialknoten gekoppelt, der durch Vhieq bezeichnet wird, um das Potential hinreichend für die Abgabe eines logisch High-Signals an OUTPUT bereitzustellen, welches der Punkt ist, an dem der Treiber 100 mit der Schaltung gekoppelt ist, die dazu konzipiert ist, die Signale des Treibers zu empfangen. Das an OUTPUT gelieferte Signal hängt ab von der Tätigkeit der kapazitiven Elemente C412 und C240. Die beiden Elemente sind vorzugsweise Kapazitäten wählbarer Größe, Kapazität und Dimensionierung. Die kapazitiven Elemente können ein oder mehrere parallel geschaltete Kondensatoren enthalten, die zusätzlich mit Trimm- oder Einstelleinrichtungen gekoppelt sein können, wie z.B. einer Sicherung. Auf diese Weise kann ein generischer Herstellungsprozess verwendet werden, um den Treiber herzustellen, wobei der Designer später in die Lage versetzt wird, entweder das erste oder zweite kapazitive Element mit Hilfe der Einstelleinrichtung fein einzustellen bzw. abzustimmen.
  • Während in der Darstellung das kapazitive Element C240 mit seinem Niederpotentialknoten an den Hochpotentialknoten des Transistors M201 gekoppelt ist, gibt es eine alternative Ankopplung. Insbesondere kann der Niederpotentialknoten von C240 mit einem Hochpotentialknoten eines Start up-Transistors gekoppelt sein, wobei der Niederpotentialknoten dieses Start-up-Transistors mit dem Steuerknoten von M202 gekoppelt ist. Der Steuerknoten dieses Start up-Transistors würde mit einem oder mehreren Invertern verbunden sein. Diese Konfiguration ermöglicht das separate Einschalten des kapazitiven Elements C240, jedoch mit dem möglichen Nebeneffekt zusätzlichen Rauschens unter bestimmten extremen Bedingungen. Eine ähnliche Anordnung kann entwickelt werden für das Einschalten des kapazitiven Elements C412.
  • Im Betrieb arbeitet der Treiber 100 wie folgt. In einem stationären Zustand, in welchem das Gatter des Ausgangstransistors M202 anfänglich an einem logisch Low-Level liegt, ist der Transistor M201 ausgeschaltet. Zusätzlich ist der Transistor M198 eingeschaltet und das kapazitive Element C240 wird mittels des immer eingeschalteten Transistors M199 auf das Potential der Schiene Vcc aufgeladen. Wenn das Signal am Eingangsknoten INPUT von einem logisch High auf ein logisch Low schaltet, geht das Potential am Gatter von M201 auf Low und schaltet diesen Transistor ein. Dies bewirkt, dass das kapazitive Element C240 das Gatter von M202 auflädt, aber vollständig über das Schwellwertpotential, das benötigt wird, um diesen Transistor komplett einzuschalten. Der Strom, der nun an dem Gatter von M202 mittels des Transistors M199 verfügbar ist, ist dann ausreichend, um das Potential am Gatter von M202 insgesamt auf Vcc zu ziehen. Somit kann der Spannungsumschwung an dem Gatter von Transistor M202, der verwendet wird, um den Transistor einzuschalten, sehr präzise über das Design und die Auswahl der Kapazität C240 und des Stroms durch M199 errechnet bzw. programmiert werden. Dies ist die Programmierung, die verfügbar ist, um den Übergang eines Ausgangssignals von logisch High auf logisch Low zuzuschneiden.
  • In gleicher Weise kann das Glätten und Zuschneiden des Übergangs des OUTPUT von einem logisch Low auf ein logisch High erzielt werden, diesmal mittels des kapazitiven Elements C412. Das bedeutet, wenn das Gatter von M202 sich auf einem stationären Potential entsprechend einem logisch High-Signal befindet, ist M201 eingeschaltet, M198 ausgeschaltet und das kapazitive Element C412 wird mittels des immer eingeschalteten Transistors M197 auf das Potential der Schiene GND entladen. Wenn das Eingangssignal an INPUT von einem logisch Low auf ein logisch High schaltet, schaltet das Potential am Gatter von M202 mittels des Einschaltens des Transistors M198 von High auf Low. Dies wiederum bewirkt ein Aufladen des Elements C412, was das Potential am Gatter des Transistors M202 als Resultat des Stroms absenkt, der durch den Zweig umfassend das Element C412 abgezogen wird. Der Strom durch den Transistor M197 fließt dann durch den Transistor M198, um das Potential an dem Gatter des Transistors M202 im Wesentlichen insgesamt herunter auf das Potential der Schiene GND zu ziehen. Somit ist der Spannungsumschwung an dem Gatter des Transistors M202, der verwendet wird, um diesen Transistor auszuschalten, sehr präzise bestimmbar bzw. programmierbar über das Design und die Auswahl der Kapazität von C412 und des Stroms durch M197. Dies ist die Programmierung, die verfügbar ist, um den Übergang eines Treiberausgangsignals von logisch Low auf logisch High zuzuschneiden und zu glätten.
  • 3 zeigt eine vereinfachte Darstellung der Änderungsrate des Signals an dem Knoten OUTPUT von einem High auf ein Low für den Kuo-Treiber 10. Es kann gesehen werden, dass der Unterschied zwischen einem schnellen Fabrikationsprozess und einem langsamen Fabrikationsprozess eine Signalausgangsdifferenz von 5 Nanosekunden oder mehr ergibt. In diesem Fall involviert ein schneller Fabrikationsprozess irgendeine Sorte von Anstiegen in Störkonzentrationen, Löchern etc., die geringere Kanalwiderstände, höhere Werte und dergleichen mit sich bringen. Entsprechend bewirkt ein langsamer Fabrikationsprozess geringere Störkonzentrationen, flachere Treiber etc., die in höheren Widerständen, geringeren Werten etc. resultieren. Die entsprechenden Abweichungen bei den Fabrikationsraten für den Treiber 100 der vorlie genden Erfindung sind wesentlich geringer, da die kapazitiven Elemente der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen die damit verbundenen Abweichungen auf einen so geringen Wert wie ungefähr 2 Nanosekunden reduzieren, d.h. eine wesentliche Reduktion unter die Betriebsbedingungen derzeitiger Halbleiteranordnungen. Es muss angemerkt werden, dass Variationen in den Ausgangsraten für Änderungen in den Signalbedingungen noch geringer für den Treiber 100 sind, wenn Versorgungsspannung und die Betriebstemperaturen geändert werden.

Claims (7)

  1. Sende-/Empfängertreiber (100) mit einem Eingangsknoten und einem Ausgangsknoten, welcher Treiber folgende Komponenten enthält: a. einen Invertierer (I3), der einen ersten Invertierer-Transistor (M201) und einen zweiten Invertierer-Transistor (M198) umfasst, wobei ein Steuerknoten des ersten Invertierer-Transistors und ein Steuerknoten des zweiten Invertierer-Transistors mit dem Eingangsknoten verbunden sind; b. einen ersten immer eingeschalteten Transistor (M199), der zwischen einer Hochpotentialstromschiene (Vcc) und einem Hochpotentialknoten des ersten Invertierer-Transistors angeschlossen ist; c. einen zweiten immer eingeschalteten Transistor (M197), der zwischen einer Niederpotentialstromschiene (GND) und einem Niederpotentialknoten des zweiten Invertierer-Transistors angeschlossen ist; und d. einen Ausgangstransistor (M202), der einen Steuerknoten hat, der mit einem Niederpotentialknoten des ersten Invertierer-Transistors und einem Hochpotentialknoten des zweiten Invertierer-Transistors verbunden ist, und einen Hochpotentialknoten, der mit dem Ausgangsknoten verbunden ist, gekennzeichnet durch e. ein erstes kapazitives Element (C240), das zwischen der Hochpotentialstromschiene und dem Hochpotentialknoten des ersten Invertierer-Transistors angeschlossen ist; und f. ein zweites kapazitives Element (C412), das zwischen der Niederpotentialstromschiene und dem Niederpotentialknoten des zweiten Invertierer-Transistors angeschlossen ist; und
  2. Treiber nach Anspruch 1, bei dem das erste kapazitive Element ein einzelner Kondensator ist.
  3. Treiber nach Anspruch 2, bei dem das zweite kapazitive Element ein einzelner Kondensator ist.
  4. Treiber nach Anspruch 1, bei dem das erste kapazitive Element eine Mehrzahl von Kondensatoren umfasst, die zueinander parallel geschaltet sind.
  5. Treiber nach Anspruch 4, in welchem das zweite kapazitive Element eine Mehrzahl von Kondensatoren umfasst, die parallel geschaltet sind.
  6. Treiber nach Anspruch 1, weiter umfassend ein paar von Invertierern (I1, I2), die zwischen dem Eingangsknoten und dem Invertierer (I3) in Serie geschaltet sind.
  7. Treiber nach Anspruch 6, bei dem der erste Invertierer-Transistor und der erste immer eingeschaltete Transistor PMOS-Transistoren sind, und bei dem der zweite Invertierer-Transistor, der zweite immer eingeschaltete Transistor und der Ausgangstransistor NMOS-Transistoren sind.
DE69934551T 1998-08-11 1999-08-06 Sende-Empfangstreiber mit programmierbarer Flankensteilheit unabhängig vom Herstellungsverfahren , der Speisespannung und der Temperatur Expired - Lifetime DE69934551T2 (de)

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US09/132,595 US6670822B2 (en) 1998-08-11 1998-08-11 Transceiver driver with programmable edge rate control independent of fabrication process, supply voltage, and temperature

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DE69934551D1 DE69934551D1 (de) 2007-02-08
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6515527B2 (en) * 2001-06-22 2003-02-04 Sun Microsystems, Inc. Method for smoothing dI/dT noise due to clock transitions
US6674305B1 (en) * 2002-07-08 2004-01-06 Semiconductor Components Industries Llc Method of forming a semiconductor device and structure therefor
US6906567B2 (en) 2003-05-30 2005-06-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and structure for dynamic slew-rate control using capacitive elements
US6756826B1 (en) * 2003-06-12 2004-06-29 Fairchild Semiconductor Corporation Method of reducing the propagation delay and process and temperature effects on a buffer
US9000836B2 (en) * 2008-01-10 2015-04-07 Micron Technology, Inc. Voltage generator circuit
US8188769B2 (en) * 2008-05-09 2012-05-29 Analog Devices, Inc. Method and apparatus for propagation delay and EMI control
US9237039B2 (en) * 2013-06-27 2016-01-12 Stmicroelectronics S.R.L. Transceiver suitable for IO-Link devices and related IO-Link device
US10171073B2 (en) 2017-04-19 2019-01-01 Semiconductor Components Industries, Llc Regulating transition slope using differential output
JP2021129255A (ja) * 2020-02-17 2021-09-02 ミツミ電機株式会社 パルス信号送信回路

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62194731A (ja) 1986-02-21 1987-08-27 Hitachi Ltd Ecl出力回路
US4752703A (en) * 1987-04-23 1988-06-21 Industrial Technology Research Institute Current source polarity switching circuit
US4937476A (en) * 1988-06-16 1990-06-26 Intel Corporation Self-biased, high-gain differential amplifier with feedback
US5198699A (en) * 1988-09-09 1993-03-30 Texas Instruments Incorporated Capacitor-driven signal transmission circuit
US5120992A (en) 1991-07-03 1992-06-09 National Semiconductor Corporation CMOS output driver with transition time control circuit
JPH0535200A (ja) 1991-07-31 1993-02-12 Hitachi Ltd 表示装置とその駆動方法
DE4131783C1 (de) 1991-09-24 1993-02-04 Siemens Ag, 8000 Muenchen, De
US5218239A (en) 1991-10-03 1993-06-08 National Semiconductor Corporation Selectable edge rate cmos output buffer circuit
US5486774A (en) * 1991-11-26 1996-01-23 Nippon Telegraph And Telephone Corporation CMOS logic circuits having low and high-threshold voltage transistors
WO1994029962A1 (en) 1993-06-08 1994-12-22 National Semiconductor Corporation Cmos btl compatible bus and transmission line driver
US5539341A (en) 1993-06-08 1996-07-23 National Semiconductor Corporation CMOS bus and transmission line driver having programmable edge rate control
US5557223A (en) 1993-06-08 1996-09-17 National Semiconductor Corporation CMOS bus and transmission line driver having compensated edge rate control
WO1994029798A1 (en) 1993-06-08 1994-12-22 National Semiconductor Corporation Programmable cmos bus and transmission line driver
EP0678983B1 (de) 1994-04-22 1998-08-26 STMicroelectronics S.r.l. Integrierte Schaltung zur Steuerung der Stromanstiegsgeschwindigkeit eines Ausgangspuffers
JP2748865B2 (ja) 1994-09-27 1998-05-13 日本電気株式会社 出力回路
US5548233A (en) 1995-02-28 1996-08-20 Motorola, Inc. Circuit and method of biasing a drive transistor to a data bus
KR0149653B1 (ko) 1995-03-31 1998-12-15 김광호 반도체 메모리장치의 건레벨신호의 입력회로
US5729165A (en) 1996-04-04 1998-03-17 National Science Council 1.5v full-swing bootstrapped CMOS large capacitive-load driver circuit suitable for low-voltage deep-submicron CMOS VLSI
US5731711A (en) 1996-06-26 1998-03-24 Lucent Technologies Inc. Integrated circuit chip with adaptive input-output port
US5757249A (en) 1996-10-08 1998-05-26 Lucent Technologies Inc. Communication system having a closed loop bus structure

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Publication number Publication date
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