JP2000514623A - フェールセーフ・インタフェース回路 - Google Patents

フェールセーフ・インタフェース回路

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Abstract

(57)【要約】 第一リンク端子(2)、第二リンク端子(4)及び制御端子(6)を具備した少なくとも1つの半導体スイッチング回路(1)を含むフェールセーフ・インタフェース回路である。第一および第二リンク端子(2,4)に付属した第一および第二回路(8,10)にそれぞれ接続することにより、制御端子(6)とリンク端子(2,4)のいずれか1つとの間の電位差が予め定められた閾値以上に上げられる。インタフェース回路の電源が切られている間の、第二回路(10)から第一回路(8)またはその逆方向の全ての電流の流れを阻止するために第一および第二リンク端子(2,4)の最大電位が半導体スイッチング回路(1)の制御端子(6)に能動的にフィードバックされる。

Description

【発明の詳細な説明】 フェールセーフ・インタフェース回路産業上の利用分野 本発明はディジタル信号の入力および出力用のフェールセーフ・インタフェー ス回路とインタフェース回路のフェールセーフ操作方法に関する。 現在ディジタルインタフェース論理回路に関する種々の概念が知られている。 初期の概念はダイオードトランジスタ論理DTL、トランジスタ・トランジスタ 論理TTL及びエミッタ結合論理ECLであり、これらの概念はディジタル論理 回路同様に回路と回路基板との間のディジタル信号通信と同時に使用されている 。 更に別のやり方はMOSプロセス(酸化金属半導体プロセス)に基づくもので あり、これは高い実装密度または低電力消費の様な特長を有する。これらの特長 によりMOSプロセスは今や非常に大規模な集積回路、例えば半導体メモリ、マ イクロコンピュータ及びディジタル信号処理用回路で広範に使用されている。 特にnチャンネル型およびpチャンネル型、すなわちPMOSトランジスタお よびNMOSトランジスタの両方のMOSトランジスタが単一チップ上に集積さ れているいわゆるCMOS技術はこの様なアプリケーションに非常に有用である ことが明らかになっている。1つの理由はPMOS−およびNMOS−トランジ スタを組み合わせることにより、ほとんどゼロ電流が実現でき、非常に電力損失 を削減できることである。 更にスイッチング回路を構成している回路の遷移特性を、PMOS−およびN MOS−トランジスタを相補的に動作させる場合非常に急峻に出来る。CMOS 技術はそれぞれのPMOS−およびNMOS−トランジスタのドレイン・ソース 間の抵抗を通して定義される比較的小さな出力抵抗を可能とする。これはCMO S−技術がディジタル回路の設計に関して非常に重要な地位を得た更に別の理由 である。 典型的なアプリケーションはディジタルデータを高速で送信するためのインタ フェース回路であり、例えば一対の送信ラインを使用してのディジタルデータの 差動送信および受信である。此処では差動正エミッタ結合論理DPECL、低電 圧差動信号通信LVDCおよび接地低電圧差動信号通信GLVDSの様な手法が 使用されている。これらの手法の全ては差動信号通信を使用し、送信ライン対に 掛かる差動電圧が可能な限り低く維持されるようにしている。これは結局低イン ピーダンスを有するこれらの送信ラインで送信される電力を適正な範囲内に維持 する。従来技術の説明 図18はその様な手法に良く適しているインタフェース回路の例を示しており 、電源供給部400を含み、これはインダクタンス402,1つのPMOS−ト ランジスタ404、および1つのNMOS−トランジスタ406で構成されてい る。更に、電源供給部の出力端子はスイッチング部408の入力端子に接続され ており、これは2対のPMOS−およびNMOS−トランジスタを含み各々の対 はスイッチング回路410,412をそれぞれ構成している。これらのスイッチ ング回路は出力部414の2つの入力端子に接続されており、これもまた2対の PMOS−およびNMOS−トランジスタ416および418を含み、これは出 力部414の入力端子の電位を出力端子420に選択的に供給するように使用で きる。この出力端子は、例えば送信ライン対の一方のラインに接続されている。 図18に示されているインタフェース回路はディジタル信号を対称低インピー ダンス送信ラインまたは2本の非対称低インピーダンス送信ライン上に出力する ために使用される。この目的のためにリアクタンス回路はエネルギーを電圧源か ら受け取り、一方PMOS−およびNMOS−トランジスタ対410および41 2はこの蓄積されたエネルギーを放電フェーズ中に出力部414に送り出す。充 電フェーズと放電フェーズの間隔を適切に設定することにより、大量の電力を浪 費することなく、従って大量の熱を発生することもなく出力部414に電力効率 の良い適切な電源を供給することが可能である。これはその様なインタフェース 回路を単一CMOS集積回路の中に集積する際の必要要件である。 この様なインタフェース回路の1つの問題はこれらがフェールセーフで無いこ とである。特に送信ラインに接続されているインタフェース回路の電源が切られ ているかまたはその電源部の電源が切られている場合、インタフェース回路内の 異なる部分と厳密にデカプリングするために、出力端子420に電流が出入りす ることは回避されなければならない。もしもいくつかまたは全ての部分がPMO S−トランジスタを含む場合、供給電圧はインタフェース回路の電源が切られる と接地電位に等しくなる。PMOS−トランジスタのドレインまたはソース電極 の電位がそれぞれの制御電極よりも高くなると直ちに、これらのPMOS−トラ ンジスタは導通となり逆流電流13−16がこれらのPMOS−トランジスタを 通って流れ始める。しかしながらこれは送信システム全体の自由浮動機能を害す る、送信システムとは電源が切られたインタフェース回路は送信ラインに高いイ ンピーダンスで接続されているものと仮定されているからである。 この型のインタフェース回路に関する別の問題は、CMOS技術に固有のいわ ゆるラッチアップ現象であり、これは図19および図20に図示されている。 CMOS−技術はNMOS−とPMOS−トランジスタの両方が単一基板上に 形成されていることを必要とする。更に、トランジスタを基板から絶縁するため の1つの可能な方法は、これらのトランジスタを絶縁領域、例えば図19に示さ れるN−井戸422の中に組み込むことである。 しかしながらこれは、異なる導電型式の半導体領域の間に寄生ダイオード42 4から434を形成することになり、従ってまたPNP型436およびNPN型 438の寄生バイポーラ素子を形成することになる。図20に示されるように、 寄生バイポーラ素子は4層PNPNサイリスタ構造を形成できる。もしもこのサ イリスタ構造が導通されると、インタフェース回路は自身でラッチアップ現象と して知られている導通によって破壊する。 このラッチアップ現象を回避するためにN井戸と、異なるMOS−トランジス タのソース/ドレイン領域間の間隔を注意深く選択して、寄生バイポーラトラン ジスタ436,438の電流利得を最小としなければならない。加えてトランジ スタのソース/ドレイン領域とN−井戸との間の寄生ダイオードを制御してこれ らが順方向にバイアスされないようにする必要がある。1つの方法はインタフェ ース回路内で最も高い電位をPMOS−トランジスタのN−井戸に供給する事で ある。 しかしながら、この様な方法は普通はインタフェース回路内のラッチアップ現 象を回避するが、PMOS−トランジスタのソースまたはドレイン電極が、例え ばインタフェース回路の電源が切られているときに正電位を具備する送信ライン に外部的に接続されている場合には働かない。この様な条件下で電流は外部送信 ラインからPMOS−トランジスタのドレインまたはソース電極並びに寄生ダイ オードを経由して、内部電源電位に接続されているN−井戸422に流れるはず である。 言葉を変えれば既知のインタフェース回路では、インタフェース回路の電源が 切られている場合には絶縁井戸領域の電位を制御する事は不可能である。しかし ながら、これは結果として寄生ダイオード経由で逆流電流を導く。 発明の要約 上記に鑑み、本発明の目的は.インタフェース回路の電源が切られた際にフェ ールセーフとなるインタフェース回路を提供することである。 この目的は請求項1,4,23,29に記載のインタフェース回路また同様に 請求項43に記載の故障防止方法により実現できる。 従って、本発明に基づけばフェールセーフ・インタフェース回路は第一リンク 端末、第二リンク端末および制御端末を具備した少なくとも1つの半導体スイッ チング回路を含む。それぞれ第一および第二リンク端末に取り付けられた第一お よび第二回路を接続することにより、制御端末とリンク端末の1つとの間の電位 差が予め定められた閾値以上に上げられる。インタフェース回路の電源が切られ る時、第一および第二リンク端末の最大電位が、インタフェース回路または第一 および第二回路の1つの電源が切られた場合に制御端末に能動的に送り返される 。 従って本発明に基づけば、インタフェース回路の電源が切られた際に半導体ス イッチ回路が導通となるインタフェース回路内の故障が安全に防止されるが、そ れはこの場合制御端末が関連する制御論理回路から切り離され、インタフェース 回路内の最も高い電位に従うためである。 本発明の提出された実施例に基づけば故障防止回路が提供されており、これは フェールセーフ・インタフェース回路の電源が切られた際に第一リンク端末およ び第二リンク端末の最大電位を半導体スイッチング回路の絶縁領域に供給するよ うに適合されている。 従って、インタフェース回路の電源が切られた際に逆流またはラッチアップ現 象も発生せず、また半導体スイッチング回路の寄生ダイオードにも電流は流れな い。また、この様な寄生ダイオードで形成された寄生サイリスタが導通されるこ とも効果的に防止されるが、それは電源が投入された時と電源が切られた時の両 方で、全ての絶縁領域の電位がフェールセーフ・インタフェース回路内の最も高 い正の電位に能動的に制御されるからである。 本発明の更に別の提出された実施例に基づけば、フェールセーフ・インタフェ ース回路は電源供給部と差動出力部とを含む。これによりデータ送信の品質に悪 影響を与えることなく信号送信ライン対間の差動電圧を低く保ちながら差動信号 を供給することが可能となる。差動信号通信手法はユニット領域毎に低電力消費 を実現できるので、単一CMOS−回路の中へ集積することが可能であり、集積 インタフェース回路内での逆流現象またはラッチアップ現象を回避するための予 備的対応処置を取れる。 本発明の実施例が添付図を参照して以下の記述の中に説明されている。 図面の簡単な説明 図1はフェールセーフ・インタフェース回路用の半導体スイッチング回路を示 す、 図2はフェールセーフ・インタフェース回路用の別の半導体スイッチング回路 を示す、 図3は絶縁領域の中に埋め込まれた別の半導体スイッチング回路を示す、 図4は絶縁領域の中に埋め込まれた更に別の半導体スイッチング回路を示す、 図5は2つの入力電位から最大電位を生成するための最大値生成回路を示す、 図6は2つの入力電位から最大電位を生成するための更に別の最大値生成回路 を示す、 図7は2つの入力電位から最大電位を生成するための最大値生成回路の強化形 式を示す、 図8は図7に示す最大値生成回路のフェールセーフ形式を示す、 図9は2つの入力電位の最大値を出力端子に切り替えるための選択器回路を示 す、 図10は図9に示す選択器回路のフェールセーフ形式を示す、 図11はディジタルデータの差動送信に適合されたフェールセーフ・インタフ ェース回路を示す、 図12はディジタルデータの差動送信に適合された更に別のフェールセーフ・ インタフェース回路を示す、 図13は図12に示すフェールセーフ・インタフェース回路を修正したものを 示す、 図14は切り替え雑音が効率的に補償されている、ディジタルデータの送信に 適合された更に別のフェールセーフ・インタフェース回路を示す、 図15は切り替え雑音が効率的に補償されている、ディジタルデータの差動送 信に適合された更に別のフェールセーフ・インタフェース回路を示す、 図16は図15に示す最大値生成回路の構成を修正したものを示す、 図17は図11に示すフェールセーフ・インタフェース回路の出力部の代わり となる差動出力部を示す、 図18はフェールセーフでは無い、ディジタルデータの差動送信に適合された 既知のインタフェース回路を示す、 図19はCMOS−回路内の寄生ダイオードを示す、そして 図20はCMOS−回路内の寄生サイリスタ構造を示す。 実施例の詳細な説明 図1はフェールセーフ・インタフェース回路の第一の実施例を示し、これはド レイン電極2、ソース電極4および制御電極6を有するPMOS−トランジスタ 1で実現されている。以下に説明される別の可能性としては別のNMOS−トラ ンジスタをPMOS−トランジスタ1に結合して半導体スイッチング回路の動作 範囲を拡大するものである。 PMOS−トランジスタは、制御電極6とドレイン電極2との間、または制御 電極6とソース電極4との間の電位差が予め定められた閾値を超えた時に第一回 路8と第二回路10とを接続する。従って第一回路8を第二回路10に接続しな ければ成らないときに、適切な制御電位を制御電極6に供給しPMOS−トラン ジスタ1を導通させる。 既知のインタフェース回路に関して電源断中、すなわち低電位がPMOS−ト ランジスタ1の制御電極6に供給されているときに特に間題が発生する。第一及 び第二回路8,10がPMOS−トランジスタ1のドレイン電極2またはソース 電極4のいずれかに高電位を供給する場合、PMOS−トランジスタ1のドレイ ン電極2またはソース電極4と制御電極6との間の電位差がその導通閾値電圧よ りも高くなるので、インタフェース回路は第一及び第二回路8,10とをその電 源が切られた時にも接続してしまう。 この問題を回避するために本発明によれば導通防止回路を提供することが提案 されており、これはフェールセーフ・インタフェース回路の電源が切られたとき にPMOS−トランジスタ1のドレイン電極2及びソース電極4の最大電位をそ の制御電極6に供給するように適合されている。 この導通防止回路は最大値生成回路12を含み、これはPMOS−トランジス タ1のドレイン電極2とソース電極4に於ける電位の最大値を生成する。最大値 生成回路12の出力電位は選択器回路14に供給され、これは3つの入力端子1 6,18,および20とPMOS−トランジスタ1の制御電極6に接続されてい る1つの出力端子22を有する。 第一入力端子16はフェールセーフ・インタフェース回路の電源が切られたこ とを示す信号、例えばインタフェース回路の供給電位を受信する。第二入力端子 18はフェールセーフ・インタフェース回路の電源が入れられた場合に出力端子 22経由で供給されるPMOS−トランジスタ1の制御電極6用の正常制御電位 を受信する。更に、第一入力端子16経由で受信された信号がフェールセーフ・ インタフェース回路の電源が切られたことを示す際には、選択器回路14は正常 制御電位を供給している入力端子18から最大値生成回路12の出力電位、すな わちPMOS−トランジスタ1のドレイン電極2およびソース電極4の最大電位 、を受信している入力端子20に切り替える。 従って、フェールセーフ・インタフェース回路の電源が切られた時には常に、 ドレイン電極2およびソース電極4の最大電位がPMOS−トランジスタ1の制 御電極6に能動的に供給される。従って、インタフェース回路の故障が安全に防 止されるが、これはPMOS−トランジスタ1の制御電極6がフェールセーフ・ インタフェース回路の電源が切られた際に制御論理回路から切り離され、PMO S−トランジスタ1のドレイン電極2およびソース電極4の最大電位に従うから である。 図2は2つの回路24と26とを接続するフェールセーフ・インタフェース回 路の別の実施例を示し、ここで選択器回路28はPMOS−トランジスタ32の 制御電極30に直接は接続されておらず、代わりにPMOS−トランジスタ32 の制御電極30を駆動する制御回路34用の供給電圧を出力する。選択器回路2 8はまたフェールセーフ・インタフェース回路の電源が切られたことを示す信号 を入力端子36経由で受信する一方で、最大値生成回路38で生成されたPMO S−トランジスタ32のドレイン電極40とソース電極42に於ける最大電位も 受信し、これはその最大電位をPMOS−トランジスタ32の制御電極30に直 接供給はしない。特に選択器回路28はPMOS−トランジスタ32の制御電極 30へ繋がる信号経路の中には直接置かれてはいない。従ってこの実施例によれ ばインタフェース回路に対してフェールセーフ性を実現するために必要な追加回 路はフェールセーフ・インタフェース回路の全体的タイミング性能に大きな影響 を与えない。 別の実施例はインタフェース回路内の全ての逆流効果を防止することを目的と している。特に、この更に別の実施例はPMOS−トランジスタのドレイン電極 またはソース電極とn−チャンネルとの間の寄生ダイオード経由の全ての逆流電 流を防止することと、図20に示される寄生サイリスタ構造の導通を阻止するこ とを目的としている。 図3は1つの実施例を示し、ここでPMOS−トランジスタ44がN−井戸と して実現された絶縁領域46の中に埋め込まれている。図1および図2に関して 説明した実施例と同様、PMOS−トランジスタ44は制御電極52と、ドレイ ン電極54およびソース電極56のうちの1つとの間の電位差が予め定められた 閾値を超えた場合に、第一回路48と第二回路50とを接続するように適合され ている。 ここで最大値生成回路58で生成されたPMOS−トランジスタ44のドレイ ン電極54とソース電極56の最大電位は制御電極52には供給されず、選択器 回路60を経由してPMOS−トランジスタ44が埋め込まれた絶縁領域46の 接点62に供給される。従ってPMOS−トランジスタ44のドレイン電極54 またはソース電極56と絶縁領域46との間の寄生ダイオード内には逆流電流は 流れない。また、図20に示される寄生サイリスタの導通は効果的に防止される が、それは絶縁領域46の電位が、供給電源が投入された際にもまた供給電源が 切られた際にもいずれの場合にもフェールセーフ・インタフェース回路内の最も 高い正の電位に能動的に制御されるからである。従って、フェールセーフ・イン タフェース回路は、その中で生じる全ての故障の発生を能動的に阻止するために 発生する最大電位を使用する。 図4は更に別の実施例を示し、ここでは先に説明した実施例の特長が組み合わ されている。ここで、最大値生成回路70で生成されたPMOS−トランジスタ 68のドレイン電極64とソース電極66の最大電位はその制御電極72と絶縁 領域74の両方に供給される。従ってPMOS−トランジスタ68はインタフェ ース回路の電源が切られた場合に決して導通する事はなく、また全ての逆流また はラッチアップ現象は絶縁領域74をフェールセーフ・インタフェース回路内の 最も高い正の電位に能動的に結び付けることによって安全に回避される。 図4に示される実施例は2つの選択器回路76及び78を含み、これらは最大 値生成回路70で出力された最大電位をそれぞれ制御電極72および絶縁領域7 4にフィードバックするために使用される。 もちろんPMOS−トランジスタ68の制御電極72に信号を供給している選 択器回路78をそこに直接接続せずに、制御電極72に信号を供給する制御増幅 器(図示せず)に接続することも可能である。これにより、第一および第二回路 80,82を接続する際にフェールセーフ・インタフェース回路上のタイミング 性能に与える全ての影響を取り除くことが可能である。更に第一および第二選択 器回路76,78を、PMOS−トランジスタ68の制御電極72と絶縁領域7 4の両方を最大値生成回路70の出力に接続する、単一選択器回路に結合するこ とが可能である。 図5は2つの入力電位の最大電位を生成するための回路の基本構造を示し、こ れは最大値生成回路として使用される。この最大値生成回路は第一PMOS−ト ランジスタ84と第二PMOS−トランジスタ86とを含み、これらは最大値生 成回路の出力端子88に接続された共通電極を具備する。第一PMOS−トラン ジスタ84の制御電極と第二PMOS−トランジスタ86のソース電極は最大値 生成回路の第一入力端子90に接続されている。第二PMOS−トランジスタ8 6の制御電極と第一PMOS−トランジスタ84のドレイン電極は最大値生成回 路の第二入力端子92に接続されている。 第一入力端子90の入力電位が第二入力端子92の入力電位よりも高い時、第 二PMOS−トランジスタ86の制御電極の電位がそのソース電極よりも低くな り、この第二PMOS−トランジスタ86は導通される。従って第一入力端子9 0の電位が出力端子88に供給される。 この反対に、もしも第二入力端子92の入力電位が第一入力端子90の入力電 位よりも高い場合、第一PMOS−トランジスタ84は同様に導通となり、一方 で第二PMOS−トランジスタ86は非導通のまま留まり、従って第二入力端子 92の入力電位が出力端子88に供給される。 図6は図5に示される最大値生成回路を修正したもので、ここで第一PMOS −トランジスタ94と第二PMOS−トランジスタ96が絶縁領域の中に埋め込 まれていて、この最大値生成回路の出力端子98に於ける最大電位にバイアスさ れるように適合されている。先に概要を示したように、これにより最大値生成回 路内の全てのフィードバック電流またはラッチアップ現象を回避し、入力端子1 00,102に於ける最大電位を提供することが可能となる。図5および6に基 づく最大値生成回路は2つの入力端子に於ける電位間のそれぞれの差がPMOS −トランジスタ84、94またはPMOS−トランジスタ86、96のいずれか を導通させる閾値電圧よりも高い場合に動作する。 しかしながら、入力端子に於ける電位差がこの閾値電圧よりも低い場合には予 防処置がとられなければならない。この理由は、この場合PMOS−トランジス タのいずれも導通とならないからである。更に、PMOS−トランジスタの絶縁 領域の電位は定まらないが、これは絶縁領域を最大電位とする電流が流れないた めである。また、絶縁領域の電位はそれほど離れて遊離することは出来ない。そ れは寄生ダイオード分だけ低くまたPMOS−トランジスタ分だけ高く制限され るであろうが、それはその電位がPMOS−トランジスタのいずれかを導通させ る閾値電圧分より大きく制御電極の電位より上昇したときに、それらの内の少な くとも1つが導通されるからである。 この問題は図5および6に示される最大値生成回路の強化形式で解決される。 最大値生成回路のこの強化形式は図7に示されており、4つの追加PMOS−ト ランジスタ104,106および108,110並びに電流源112を含む。P MOS−トランジスタ104,106はPMOS−トランジスタ114,116 と同様の方法で、それぞれPMOS−トランジスタ84、86および94,96 に対応して、最大値生成回路の入力端子118および120に接続されている。 更に、PMOS−トランジスタ108および110はこれら2つの入力端子11 8および120の間に直列接続されており、これらのPMOS−トランジスタ1 08および110の共通電極は出力端子122に接続されている。また、電流源 112はPMOS−トランジスタ108および110の両方の制御電極とPMO S−トランジスタ104,106の共通電極に接続されている。 入力端子118および120に於ける電位差がPMOS−トランジスタ114 および116のいずれかを導通させる閾値電位を超えている限り、図7に示され る最大値生成回路は基本的に図5および6に示される最大値生成回路と同様の方 法で動作する。特に、PMOS−トランジスタ114及び104または116お よび106のいずれかが導通となり、入力端子118および120に於ける最大 電位を出力端子122とPMOS−トランジスタ108および110の共通電極 に与える。最大入力電位がPMOS−トランジスタ108および110の制御電 極に供給されるのでこれらは非導通とされる。 もしも入力端子118および120の電位差がPMOS−トランジスタ114 及び116または104及び106のいずれか1つを導通とする閾値電圧よりも 低い場合、これらは全て非導通とされるはずである。この場合、ノード124は 電流源112によって低く引き下げられ、それによりPMOS−トランジスタ1 08または110が導通とされるが、それはどちらのPMOS−トランジスタ1 08または110が入力端子118および120のいずれかに接続された電極に 最も高い電位を有するかに依存する。従って、また図7に示される最大値生成回 路の入力端子118および120に於ける電位差がPMOS−トランジスタ11 4および116または104および106のいずれかを導通させる閾値電圧より も低い場合、この最大値生成回路は最大入力電位をその出力端子122に提供す るように動作可能である。 図8は図7に示される最大値生成回路の強化形式を示し、ここで全てのPMO S−トランジスタ126から136はN−井戸型の絶縁領域(図示せず)の中に 埋め込まれており、これはこの最大値生成回路内で導かれた最大電位に接続され ている。この強化された最大値生成回路に基づけば、絶縁領域は常に最も高い電 位に接続されている。従って絶縁領域の電位は常に正当に定められている。また 、全ての逆流またはラッチアップ現象を回避することが出来るが、それはPMO S−トランジスタ126から136のソース電極またはドレイン電極と関連する 絶縁領域の間の寄生ダイオード138から148が連続して非導通状態に維持さ れるからである。これはPMOS素子パラメータの望ましくない変動を、特に低 電圧処理が使用された場合に回避することを可能とする。 図9は選択器回路の1つの実施例を示す。ここで、NMOS−トランジスタ1 50は電源供給ライン152に接続された制御電極、第一入力端子154に接続 されたドレイン電極、および出力端子156に接続されたソース電極を有する。 加えて、PMOS−トランジスタ158が具備されており、これは第一電源供給 ライン152に接続された制御電極と出力端子156に接続されたドレイン電極 とを有する。このPMOS−トランジスタ158のソース電極は選択器回路の第 二入力端子160に接続されている。別のPMOS−トランジスタ162のドレ イン電極は第一入力端子154に接続され、そのソース電極は出力端子156に 接続されている。更に別のPMOS−トランジスタ164の制御電極は第一電源 供給ライン152に接続され、そのソース電極は第二入力端子160に、そして ドレイン電極はPMOS−トランジスタ162の制御電極に接続されている。P MOS−トランジスタ162の制御電極とPMOS−トランジスタ164のドレ イン電極はNMOS−トランジスタ166を介して第二電源供給ライン168に 接続されている。 インタフェース回路の電源が投入されると図9に示される選択器回路は第一入 力端子154と出力端子156とを接続する。図1および4に示されるように、 正常制御信号がPMOS−トランジスタの制御電極に供給され、これによりこの PMOS−トランジスタは導通とされてフェールセーフ・インタフェース回路に リンクされている回路同志を接続する。この状態でまた、第一電源供給ライン1 52の電位は高いので、NMOS−トランジスタ150および166は導通とな る。NMOS−トランジスタ166は第二電源供給ライン168をPMOS−ト ランジスタ162の制御電極の低電位に接続し、これは従ってまた導通とされる 。従って、第一入力端子154はNMOS−トランジスタ150とPMOS−ト ランジスタ162とを介して出力端子156に接続される。 この選択器回路の重要な特長はNMOS−トランジスタ150とPMOS−ト ランジスタ162とが並列接続され入力端子154を出力端子156に接続する ことである。これは共通モード動作範囲を著しく増大させる。 図9に示される選択器回路の第二動作モードは第一電源供給ライン152の電 位が低くなった際の電源が切られたインタフェース回路に関する。この状態で第 二入力端子160の電位は最大値生成回路の出力電位に相当し、従ってインタフ ェース回路内の最大電位に相当する。従ってPMOS−トランジスタ158は導 通となり、第二入力端子160の電位は選択器回路の出力端子156に供給され る。同じ理由でまた、PMOS−トランジスタ164も導通され、PMOS−ト ランジスタ162の制御電極の電位がインタフェース回路内の最大電位に相当し 、このPMOS−トランジスタ162は非道通のまま維持される。これはNMO S−トランジスタ150および166にも同じように言え、それはそれぞれの制 御電極の電位が第一電源供給ライン152上の低電位に相当するためである。 図10は改善されたフェールセーフ機能を具備した選択器回路を示す。端子1 70から174は第二入力端子160の電位とVDD電位の最大値を受信する。 従って第二入力端子160の電位とVDD電位の最大値がPMOS−トランジス タ176から180の絶縁領域に供給され、これによりどの様な場合にもこれら のPMOS−トランジスタ176から180が導通となることが防止される。従 ってPM0S−トランジスタ176から180はインタフェース回路の電源が切 られた場合に関連する制御論理回路から切り離される。 更に、全てのPMOS−トランジスタ176から180およびNMOS−トラ ンジスタ182,184は絶縁領域の中に具備されている。NMOS−トランジ スタ182および184用の絶縁領域は第二電源供給ライン186に接続部18 8および190を介して結合されている。更に、PM0S−トランジスタ176 から180の絶縁領域は最大値生成回路の出力電位に端子170から174を介 して結合されている。従って図10の示されているフェールセーフ選択器回路に 於いて、PMOS−トランジスタ176から180の絶縁領域の電位はフェール セーフ・インタフェース回路内の最大電位に能動的に結合され、またNMOS− トランジスタ182,184の絶縁領域の電位は一定して接地電位に維持される 。従って選択器回路はラッチアップまたは逆流現象を生じない完全なフェールセ ーフである。 図11は更に別の実施例を示し、ここでフェールセーフ・インタフェース回路 は電源供給回路192と送信ライン196に接続されている、出力端子を駆動す る出力回路194に接続されている。この図の中では唯1つの出力回路のみが示 されているが、本発明に基づく出力回路の数は1以上にすることが出来る。この 実施例はディジタルデータを高い伝送速度で送信するような、例えばディジタル データの差動送信および受信に関連する。 特に第一半導体スイッチング回路198は電源供給回路192の第一出力端子 200に接続され、第二半導体スイッチング回路202は電源供給回路192の 第二出力端子204に接続されている。各々の半導体スイッチング回路198、 202はPMOS−トランジスタとPMOS−トランジスタに動作的に結合され ているNMOS−トランジスタ(点線で示されている)とを含む。先に概要を示 したように、これは半導体スイッチング回路198、202のスイッチング範囲 を増大させ、従ってまたフェールセーフ・インタフェース回路の応用性とを増大 させる。 更に、第一半導体スイッチング回路198の出力端子は出力回路194の第一 入力端子206に接続され、また第二半導体スイッチング回路202の出力端子 は出力回路194の第二入力端子208に接続されている。 先に概要を示したように、電源供給回路192はインダクタンス210と例え ば1つのPMOS−トランジスタ212と1つのNMOS−トランジスタ214 とを含み、これらはインダクタンス210に接続されている。これらのPMOS −およびNMOS−トランジスタ212、214を適切にオンおよびオフに切り 替えることによって、充電フェーズの間隔を設定することが可能であり、ここで はエネルギーが電源(図示せず)からインダクタンス210に伝送される。この 充電フェーズの後、第一半導体スイッチング回路198および第二半導体スイッ チング回路202が駆動されて、インダクタンス210に蓄えられたエネルギー の少なくとも一部が出力回路194の入力端子206、208に伝送される。従 って、これらの入力端子206、208の電位はインダクタンス210の充電お よび放電フェーズの設定、およびそれぞれ第一および第二半導体スイッチング回 路198、202の作動により変化する。加えて、出力回路194は2つの追加 の半導体スイッチング回路216および218を含み、それぞれ入力端子206 ,208を出力回路194の出力端子196に接続している。 図11に示されるように、出力回路194の出力端子196に於ける電位は抵 抗器220を介して半導体スイッチング回路216および218に含まれるPM OS−トランジスタ222,224の制御ゲートに、フェールセーフ・インタフ ェース回路の電源が切られたときにフィードバックされる。半導体スイッチング 回路198および202にはまた、このフェールセーフ機能が具備されている。 図11に示されるように、半導体スイッチング回路198、202内のPMO S−トランジスタ226、228の各々の制御電極に対して1つの選択器回路が それぞれ直接接続されている。 図12は出力回路の修正された実施例が示されており、ここでは追加のPMO S−トランジスタ230が出力端子196から半導体スイッチング回路216お よび218内のPMOS−トランジスタ222、224の制御端子へのフィード バック経路に中に挿入されている。また関連する選択器回路232はこれらのP MOS−トランジスタ222、224の制御電極への信号経路の中には直接接続 されてはおらず、出力回路194の出力端子196の電位を電源供給電位として 制御増幅器234および236に供給し、これらのPMOS−トランジスタ22 2、224の制御電極を、フェールセーフ・インタフェース回路の電源が切られ た時に駆動する。更に、フェールセーフ・インタフェース回路の電源が切られた 時に選択器回路232はPMOS−トランジスタ238のソース電極の電位をこ のPMOS−トランジスタ238の制御電極に接続する。 先に説明したように、NMOS−トランジスタが半導体スイッチング回路19 8、202,216および218内のPMOS−トランジスタに動作的に結合さ れており、フェールセーフ・インタフェース回路の電源が切られた際にこれらの 半導体スイッチング回路の動作範囲を拡大する。 また図11および12の中で矢印で示されるようにフェールセーフ・インタフ ェース回路内の異なる逆流経路は異なる位置、例えば半導体スイッチング回路1 98及び202または半導体スイッチング回路216および218で切断される 。 本発明によればこの様な逆流経路を何処で遮断するかの特別な制約は存在しな い。注意しなければならないのは、半導体スイッチング回路212または198 および202に於ける遮断は利点を有し、これらの半導体スイッチング回路21 2、198、202内に含まれるPMOS−およびNMOS−トランジスタの制 御に対して高速な要求が存在しないと言う点である。この場合出力端子、例えば 出力端子200および204が、入力端子206および208そして出力回路1 94に接続されている共通信号ラインを経由して互いに接続されることを回避す るように予防処置が取られなければならない。従って、インタフェース回路内の 全ての逆流現象を防止するための好適な方法は、本発明に基づく回路を半導体ス イッチング回路216および218に使用することであるが、それはこの手法に より出力回路の各々の入力端子206および208は出力端子196から完全に 分離されるからである。 特に図12に示される実施例に関して、これはフェールセーフ・インタフェー ス回路の帯域幅に影響を与えないが、それは選択器回路232が半導体スイッチ ング回路216および218内のPMOS−トランジスタ222、224の制御 電極に接続された信号ラインの中に入っていないからである。 更にこの実施例は、PMOS−トランジスタ230は電源断状態の間で出力端 子196の出力電位が上げられた時にのみ動作されるという特長を有する。それ 以外の場合、このPMOS−トランジスタ230は抵抗器220を内部供給ノー ドから切り離し、この抵抗器が小さな抵抗値を有する場合に不必要な電力消費を 回避する。 更にまた、追加の選択器回路232は、出力回路が電源投入状態の間に増幅回 路234と236とに内部電源を接続するPMOS−トランジスタ238のフェ ールセーフ機能を補償することを可能としている。 従ってPMOS−トランジスタ222、224の制御電極は全ての環境の下で 電源断状態の間、持ち上げられた出力信号に従い、これらのPMOS−トランジ スタ222、224が非導通とされてフェールセーフ・インタフェース回路内の 全ての電位の逆流電流または全てのラッチアップ現象を回避する。 図13は出力回路194の詳細な回路図を示す。第一最大値生成回路240は PMOS−トランジスタ230と抵抗器220とを接続する信号ライン上の電位 と、PMOS−トランジスタ230の制御電極の電位との最大値を導き出す。こ の最大電位はPMOS−トランジスタ238と、半導体スイッチング回路216 および218内のPMOS−トランジスタ222、224の制御電極を駆動する 制御回路234,236内に含まれる全てのPMOS−トランジスタ230、2 42,244の絶縁領域にバイアスを掛けるために使用される。 加えて、第二最大値生成回路246が具備されていて、これは出力回路194 の入力端子206と208およびその出力端子196に於ける最大電位を導き出 す。この最大電位は半導体スイッチング回路216および218内のPMOS− トランジスタ222、224の絶縁領域にバイアスを掛けるために使用される。 またこれらのPMOS−トランジスタ222、224の制御回路234,236 内に含まれる全てのNMOS−トランジスタ248、250がフェールセーフと なることを保証するために、これらのNMOS−トランジスタ248、250の 絶縁領域は接地電位に結合されている。 最大値生成回路への全ての入力信号を1つの単一最大値生成回路にまとめ上げ て、含まれる全てのPMOS−トランジスタに分配することが可能である。しか しながら事例によっては、考慮される電位を異なる絶縁領域に分離することが有 利であるが、それは絶縁領域の電位がPMOS−トランジスタのドレインおよび ソース電極に比べて高くなればなるほど、閾値電圧が増大するためにPMOS− トランジスタが弱くなるためである。従って、出力回路が供給電位よりもかなり 下で動作するとき、絶縁領域をこのより低い電位レベルに従わせる方が有利であ る。 雑音およびリップルによるインタフェース回路内故障の防止に関する別の実施 例が図14に示されている。この問題を解決するために、出力回路194の入力 端子206と208に於ける電位のデカップリングを強化する必要がある;特に デカップリングが出力バッファの後のチップ外に設定されている際には必要であ る。ここでデカップリングとはインタフェース回路で伝送される信号のフィルタ 処理を意味する。 電源供給雑音に関するこの問題を解決するための1つの手法は、前段回路から 出力回路194の入力端子206,208への内部供給接続を遮断し、デカップ リングまたはフィルタリングをインタフェース回路とは分離して実行することで ある。1つの選択肢は、前段回路とそれに接続されている内部供給接続とを単一 の集積回路上に実現し、これらの内部供給ラインを集積回路の外側のカプセルレ ベルまたはプリント回路基板レベルに導き出して、供給された電位内の雑音およ びリップル成分に対するデカップリング/フィルタリングを実行させることであ る。 デカップリングされた後、供給された電位は再び集積回路上に戻って供給され る。本発明のこの実施例は少なくとも1つの追加ピンを必要とし、これはカプセ ルレベルまたはプリント回路基板レベルの上に達してそれから集積回路上に基本 的に雑音が取り除かれた電位を戻すものであつて、これは出力回路194の入力 端子206,208への電源供給ライン上に供給される。 先に述べたように出力回路の数は1つに制限されているものではなく、1以上 とすることが可能である。この場合雑音とリップル成分のみに注意が払われるだ けでなく、異なる出力回路を互いに厳密に分離して異なる出力回路間での全ての 干渉を回避するようにしている。 この分離機能は図14から16に示されるような特別な構成を必要とする。先 に説明した実施例との大きな違いは、出力が自由に浮動する事が望ましい電源が 切られている間に、これらの出力が入力端子206,208への電源供給ライン から完全に独立となることであり、これらの電源供給ラインが電源断の間に自由 に浮動出来るようにすることである。 図14に示されるように、この厳密な切り離しを実現するために全ての出力回 路には半導体スイッチング装置252が具備されていて、その第一端子は出力回 路194の第一入力端子206に接続されている。更に第二端子は出力回路19 4の出力端子196に接続されている。最大値生成回路254はその入力端子に 出力回路の入力端子および出力端子部の電位を受信する。その最大電位は半導体 スイッチング装置252の絶縁領域、また更に別の最大値生成回路の1つの入力 端子に供給され、この回路は加えて出力回路の電源供給ライン上の電位も受信す る。最大値生成回路256の出力電位は選択器回路258に供給され、これはN MOS−トランジスタ260の制御電極に接続されている。NMOS−トランジ スタ260の第一電極は、半導体スイッチング装置252を駆動する、駆動回路 264,266の入力端子262に接続されている。更に、NMOS−トランジ スタの第二電極は出力回路の第二電源ライン、すなわち接地電位に接続されてい る。 図14に示されているように、更にPMOS−トランジスタ268が具備され ており、その制御電極は出力回路194の電源供給ラインに接続され、第一電極 は最大値生成回路256の出力に接続され、また第二電極は駆動回路264,2 66の出力端子270に接続されている。選択器回路258の出力はまたPMO S−トランジスタ272の制御電極に接続されており、その第一端子は出力回路 194の電源供給ラインに接続され、また第二端子は駆動回路264,266内 のPMOS−トランジスタ264の第一端子に接続されている。 先に概要を述べたように、図14に示される回路は出力回路194内の異なる 信号ラインの厳密な切り離しを実現している。最初に最大値生成回路254は、 第一入力端子206に接続されている電源供給ラインと出力端子196の最大電 位を導き出し、これは続いて先に述べたように半導体スイッチング装置252の 絶縁領域にバイアスを掛けるために使用される。 更に、生成された最大電位はまた最大値生成回路256内の電源供給ライン上 の電位と比較され、出力回路内の最大電位が得られる。この全体としての最大電 位は続いて選択器回路258を介してNMOS−トランジスタ260の制御電極 にフィードバックされる。従って、電源が切られている間このNMOS−トラン ジスタ260は導通され、駆動回路264,266の入力端子262を第二供給 電位、すなわち接地電位に接続する。 更にまた、電源が切られている間にPMOS−トランジスタ268の制御電極 の電位がその第一端子に加えられた最大電位よりも低くなり、このPMOS−ト ランジスタ268は駆動回路264,266の出力端子270を出力回路194 内の最大電位に接続するように作用する。従って半導体スイッチング装置252 は安全に非導通とされ、入力端子206に接続されたラインと出力端子196に 接続されたラインとの間の完全な切り離しが出力回路の電源が切られている間に 常に実現される。加えてPMOS−トランジスタ272は出力回路の電源が切ら れている間に電源供給ラインから駆動回路264,266を切り離すことを可能 とする。 図15は図14に基づく修正された実施例を示し、これはプッシュ・プル出力 回路に適合されている。此処には出力回路の第二入力端子208に接続された更 に別の半導体スイッチング装置274、及びこの入力端子208と出力回路の出 力端子196の最大電位を導き出す別の最大値生成回路276が具備されている 。この最大電位は半導体スイッチング装置274の絶縁領域にフィードバックさ れ、また最大値生成回路254の出力電位を受信する最大値生成回路278にも 供給される。受信された入力電位の最大電位が最大値生成回路256に供給され る。 図14に関連して説明された回路要素に加えて、半導体スイッチング装置27 4を駆動する駆動回路284,286の入力端子282に接続された追加のNM OS−トランジスタ280を具備している。また、PMOS−トランジスタ28 8はその第一電極を駆動回路284,286の出力端子290に接続され、また その第二電極は最大値生成回路256の出力に接続されている。PMOS−トラ ンジスタ288の制御電極は第一電源ライン、すなわちPMOS−トランジスタ 268の制御電極と同一電位に接続されている。PMOS−トランジスタ292 はその第一電極を出力回路の電源供給ラインに接続され、その第二電極が駆動回 路284,286のPMOS−トランジスタ284の第一電極に接続され、そし てその制御電極が選択器回路258の出力に接続されている。 図15に示される回路の機能は基本的に図14に関連して説明された機能に対 応している。特に重要な点は両方の駆動回路264,266及び284,286 の入力端子262,282を同時に接地電位にNMOS−トランジスタ260お よび280に電源が切られている間、結合することである。また、同時に出力端 子270,290は出力回路内の最大電位にPMOS−トランジスタ268、2 88を介して結合され、半導体スイッチング装置252および274が非導通状 態となることを安全に保障している。従って、出力ラインの入力端子206およ び208に接続されている両方の信号ラインとまた出力ラインとは厳密に切り離 され、これによりこれらのラインが電源が切られている間独立に自由に浮動出来 るようになる。 図15に基づけば、異なるPMOS−トランジスタの絶縁領域は分離されてい るが、それらは図16に示されろように共通モードで供給されることも可能であ る。更に、最大値生成回路254には作動出力回路の入力端子206,208の 電位差が小さい場合、例えば2xVdより小さい場合、抵抗器で置き換えること も可能である。 図17は作動型の出力回路を示す。この出力回路は2つの出力端子298およ び302と、フィードバック抵抗器で生成された出力電位の平均値が作動型の出 力回路内のPMOS−トランジスタ294,300,304および308の絶縁 領域にバイアスを掛ける電位を与えるように接続された2つのフィードバック抵 抗器とを含む。 異なるPMOS−トランジスタ294,300,304および308の接続は この出力回路の2つの出力端子298および302が、差動正エミッタ結合論理 回路DPECL、低電圧差動信号処理LVDSおよび接地低電圧差動信号処理G LVDSの様な差動信号通信で使用される信号通信の概念に基づくディジタルデ ータ送信用信号線の対に関連できるようになされている。 従って、本発明に基づけば差動信号を提供するためのフェールセーフ・インタ フェース回路が提供されており、これは信号線対間の電圧差を低く保ちながら、 データ送信の品質に悪影響を与えないものである。この差動信号通信手法はユニ ット領域当たり低い電力消費にしかならないので、集積回路内での全ての逆流現 象またはラッチアップ現象を回避するための本発明に基づく予防処置が取られる ので有れば、単一のCM0S回路の中への集積が可能である。 図17に示される差動型の出力回路の別の特徴は出力端子298と302にか かる電圧が図11に示す電源供給回路の入力端子にかかる電圧に対して浮動する ことである。これは電源供給回路の入力端子と出力端子298および302の間 の電圧がそれぞれの入力端子からそれぞれの出力端子に電流を流さないことを意 味する。 従って、本発明のフェールセーフ・インタフェース回路により差動型の出力回 路に接続されている電源供給回路の動作は、その様な電圧の使用から完全に独立 している。従って、本発明に基づくフェールセーフ・インタフェース回路は、出 力信号が差動信号通信の概念から外れることを防止できる。 全ての回路をN−井戸として実現されている絶縁領域内に埋め込まれたPMO S−トランジスタに関連して説明してきたが、本発明はまたP−井戸として実現 された絶縁領域を使用したN−型基板に対応する場合にも適用できる。ここでN MOS−トランジスタに関して先にPMOS−トランジスタに関して説明したの と同じように注意がなされる。PMOS−トランジスタに関しては特に注意する 必要は無い。先に概要を説明したように、この基板はインタフェース回路の電源 が切られた場合に最も高い正電位に接続される。 もちろんP−型の基板およびN−型の基板に関連する両方の手法を二重井戸プ ロセスとして組み合わせ、軽くドープされたP−型基板をN−井戸として実現さ れた絶縁領域を有するP−型基板と同様に取り扱うことの可能である。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】平成10年6月12日(1998.6.12) 【補正内容】 明細書 フェールセーフ・インタフェース回路 本発明は請求項1に記載のインタフェースに関する。更に本発明はインタフェ ース内の故障を防止する方法に関する。 WO95/06357には、電源が切られた装置とバスとの間で動作されるイ ンタフェースが記述されている。特に、このインタフェース回路は低電圧回路内 に組み込まれており、この回路は低電圧回路の電源が切られた時にもより高い電 圧のバスと適切にインタフェースすることが可能である。これまで、通過トラン ジスタが使用されており、これは正常運転時より低い電圧回路をバスに接続し、 また低電圧回路の電源が切られた時に低電圧回路をバスから切り離す。これは通 過トランジスタに掛かる電圧が安全レベルを超えないように保証する回路を追加 することで実現される。 更に、WO94/29963には電圧変換および過電圧保護回路が記述されて おり、ここでは異なるモジュールが異なる電圧レベルを受け入れる。特に、この 回路は1つの電圧レベルから別のレベルへの変換を実現し、同時により低い電圧 レベルを受け入れる値ジュールの過電圧保護を実施する。更にWO94/187 55は出力ドライバを開示しており、これは3.3ボルトのディジタル回路を3 .3および5.0ボルトのディジタル信号をサポートするバスとインタフェース する。 現在ディジタルインタフェース論理回路に関する種々の概念が知られている。 初期の概念はダイオードトランジスタ論理DTL、トランジスタ・トランジスタ 論理TTL及びエミッタ結合論理ECLであり、これらの概念はディジタル論理 回路同様に回路と回路基板との間のディジタル信号通信と同時に使用されている 。 更に別のやり方はMOSプロセス(酸化金属半導体プロセス)に基づくもので あり、これは高い実装密度または低電力消費の様な特長を有する。これらの特長 によりMOSプロセスは今や非常に大規模な集積回路、例えば半導体メモリ、マ イクロコンピュータ及びディジタル信号処理用回路で広範に使用されている。 発明の要約 上記に鑑み、本発明の目的はインタフェース回路の電源が切られた際にフェー ルセーフとなるインタフェース回路を提供することである。 この目的は特許請求項1に記載のインタフェース回路また同様に特許請求項3 6に記載の故障防止方法により実現できる。 従って、本発明に基づけばフェールセーフ・インタフェース回路は第一リンク 端末、第二リンク端末および制御端末を具備した少なくとも1つの半導体スイッ チング回路を含む。それぞれ第一および第二リンク端末に取り付けられた第一お よび第二回路を接続することにより、制御端末とリンク端末の1つとの間の電位 差が予め定められた閾値以上に上げられる。インタフェース回路の電源が切られ る時、第一および第二リンク端末の最大電位が、インタフェース回路または第一 および第二回路の1つの電源が切られた場合に制御端末に能動的に送り返される 。 従って本発明に基づけば、インタフェース回路の電源が切られた際に半導体ス イッチ回路が導通となるインタフェース回路内の故障が安全に防止されるが、そ れはこの場合制御端末が関連する制御論理回路から切り離され、インタフェース 回路内の最も高い電位に従うためである。 更に故障防止回路が提供されており、これはフェールセーフ・インタフェース 回路の電源が切られた際に第一リンク端末および第二リンク端末の最大電位を半 導体スイッチング回路の絶縁領域に供給するように適合されている。 実施例の詳細な説明 図1は1つのフェールセーフ・インタフェース回路を示し、これはドレイン電 極2、ソース電極4および制御電極6を有するPMOS−トランジスタ1で実現 されている。以下に説明される別の可能性としては別のNMOS−トランジスタ をPMOS−トランジスタ1に結合して半導体スイッチング回路の動作範囲を拡 大するものである。 PMOS−トランジスタは、制御電極6とドレイン電極2との間、または制御 電極6とソース電極4との間の電位差が予め定められた閾値を超えた時に第一回 路8と第二回路10とを接続する。従って第一回路8を第二回路10に接続しな ければ成らないときに、適切な制御電位を制御電極6に供給しPMOS−トラン ジスタ1を導通させる。 既知のインタフェース回路に関して電源断中、すなわち低電位がPMOS−ト ランジスタ1の制御電極6に供給されているときに特に問題が発生する。第一及 び第二回路8,10がPMOS−トランジスタ1のドレイン電極2またはソース 電極4のいずれかに高電位を供給する場合、PMOS−トランジスタ1のドレイ ン電極2またはソース電極4と制御電極6との間の電位差がその導通閾値電圧よ りも高くなるので、インタフェース回路は第一及び第二回路8,10とをその電 源が切られた時にも接続してしまう。 この問題を回避するために本発明によれば導通または等しく故障防止回路を提 供することが提案されており、これはフェールセーフ・インタフェース回路の電 源が切られたときにPMOS−トランジスタ1のドレイン電極2及びソース電極 4の最大電位をその制御電極6に供給するように適合されている。 従って、フェールセーフ・インタフェース回路の電源が切られた時には常に、 ドレイン電極2およびソース電極4の最大電位がPMOS−トランジスタ1の制 御電極6に能動的に供給される。従って、インタフェース回路の故障が安全に防 止されるが、これはPMOS−トランジスタ1の制御電極6がフェールセーフ・ インタフェース回路の電源が切られた際に制御論理回路から切り離され、PMO S−トランジスタ1のドレイン電極2およびソース電極4の最大電位に従うから である。 図2は2つの回路24と26とを接続するフェールセーフ・インタフェース回 路1つの実施例を示し、ここで選択器回路28はPMOS−トランジスタ32の 制御電極30に直接は接続されておらず、代わりにPMOS−トランジスタ32 の制御電極30を駆動する制御回路34用の供給電圧を出力する。選択器回路2 8はまたフェールセーフ・インタフェース回路の電源が切られたことを示す信号 を入力端子36経由で受信する一方で、最大値生成回路38で生成されたPMO S−トランジスタ32のドレイン電極40とソース電極42に於ける最大電位も 受信し、これはその最大電位をPMOS−トランジスタ32の制御電極30に直 接供給はしない。特に選択器回路28はPMOS−トランジスタ32の制御電極 30へ繋がる信号経路の中には直接置かれてはいない。従ってこの実施例によれ ばインタフェース回路に対してフェールセーフ性を実現するために必要な追加回 路はフェールセーフ・インタフェース回路の全体的タイミング性能に大きな影響 を与えない。 別の実施例はインタフェース回路内の全ての逆流効果を防止することを目的と している。特に、この更に別の実施例はPMOS−トランジスタのドレイン電極 またはソース電極とn−チャンネルとの間の寄生ダイオード経由の全ての逆流電 流を防止することと、図20に示される寄生サイリスタ構造の導通を阻止するこ とを目的としている。 請求の範囲 1.インタフェース回路であって、 第一リンク端子(54,64)、第二リンク端子(56,66)、及び制御端 子(52,72)を有する少なくとも1つの半導体スイッチング装置(44,6 8)を含み、 前記第一リンク端子(54,64)は第一回路装置(48,80)に接続され 、 前記第二リンク端子(56,66)は第二回路装置(50,82)に接続され 、 前記半導体スイッチング装置(44,68)は前記制御端子(52,72)と 前記第一リンク端子(54,64)および前記第二リンク端子(56,66)の 1つとの間の電位差が予め定められた閾値を超えたときに、前記第一回路装置( 48,80)を前記第二回路装置(50,82)に接続するように適合されてお り、 前記インタフェース回路の電源が切られた場合に、前記第一リンク端子(54 ,64)と前記第二リンク端子(56,66)の最大電位を前記制御端子(52 ,72)に与えるように適合されている、故障防止装置(60,58,76,7 8)を含み、 前記故障防止装置(60,58,76,78)が、 前記第一リンク端子(54,64)と前記第二リンク端子(56,66)の少 なくとも最大電位を出力するように適合された第一最大値生成装置(58,70 )と、 前記第二選択器装置(58,70)に接続され、前記インタフェース回路の電 源が切られた場合に前記制御端子(52,72)に信号を供給する制御増幅器に 供給される電位としてその出力を選択するように適合された第一選択器装置(6 0)とを含むことを特徴とする、インタフェース回路。 2.請求項1記載のインタフェース回路であって、 第一導電型(P)の前記半導体スイッチング装置(44,68) と、そして 前記故障防止装置(60,58,70,76,78)が前記インタフェース回 路の電源が切られた場合に、前記第一リンク端子(54,64)および前記第二 リンク端子(56,66)の最大電位を前記絶縁領域(46,74)に供給する ように適合されていることを特徴とする、インタフェース回路。 3.請求項2記載のインタフェース回路に於いて、 前記故障防止装置(70,76,78)が前記最大値生成装置(70)に接続 され、その出力を前記インタフェース回路の電源が切られた時に前記制御端子( 72)に供給される電位として選択するように適合された第二選択器装置(78 )を含むことを特徴とするインタフェース回路。 4.請求項1から3記載のインタフェース回路に於いて、前記各々の最大値生 成装置(12,38,58,70)が、 前記最大値生成装置(12,38,58,70)の第一入力端子(90,10 0)に接続された制御電極と、前記最大値生成装置(12,38,58,70) の第二入力端子(92,102)に接続された第一電極と、そして前記最大値生 成装置(12,38,58,70)の出力端子(88,98)に接続された第二 電極とを具備した前記第一導電型(P)の第一トランジスタスイッチング装置( 84,94)と、 前記最大値生成装置(12,38,58,70)の第二入力端子(92,10 2)に接続された制御電極と、前記第一トランジスタスイッチング装置(84, 94)の前記第二電極に接続された第一電極と、そして前記最大値生成装置(1 2,38,58,70)の前記第一入力端子(90,100)に接続された第二 電極とを有する前記第一導電型(P)の第二トランジスタスイッチング装置(8 6,96)とを含み、ここで 前記最大値生成装置(12,38,58,70)の前記出力端子(88,98 )が前記第一トランジスタスイッチング装置(84,94)の前記第二電極と、 前記第二トランジスタスイッチング装置(86,96)の前記第一電極とに接続 されていることを特徴とするインタフェース回路。 5.請求項4記載のインタフェース回路に於いて、 前記第一トランジスタスイッチング装置(94)と前記第二トランジスタスイ ッチング装置(96)とが、前記インタフェース回路の電源が切られたときに前 記最大値生成装置(12,38,58,70)の前記出力端子(98)の電位に バイアスが掛けられるように適合されている絶縁領域内に具備されていることを 特徴とするインタフェース回路。 6.請求項4記載のインタフェース回路に於いて、 前記最大値生成装置(12,38,58,70)が更に、 前記最大値生成装置(12,38,58,70)の前記第一入力端子(118 )に接続された制御電極と、前記最大値生成装置(12,38,58,70)の 前記第二入力端子(120)に接続された第一電極と、そして電流源装置(11 2)に接続された第二電極とを具備した前記第一導電型(P)の第三トランジス タスイッチング装置(104,126)と、そして 前記最大値生成装置(12,38,58,70)の前記第二入力端子(120 )に接続された制御電極と、前記第三トランジスタスイッチング装置(104, 126)の前記第二電極に接続された第一電極と、そして前記最大値生成装置( 12,38,58,70)の前記第一入力端子(118)に接続された第二電極 と、前記第一電極はまた前記電流源装置(112)に接続されている、とを有す る前記第一導電型(P)の第四トランジスタスイッチング装置(106,128 )と、 前記電流源(112)に接続された制御電極と、前記最大値生成装置(12, 38,58,70)の前記第二入力端子(120)に接続された第一電極と、そ して前記最大値生成装置(12,38,58,70)の前記出力端子(122) に接続された第二電極とを具備した前記第一導電型(P)の第五トランジスタス イッチング装置(108,130)と、 前記電流源(112)に接続された制御電極と、前記第五トランジスタスイッチ ング装置(108,130)の前記第二電極に接続された第一電極と、そして前 記最大値生成装置(12,38,58,70)の前記第一入力端子(118)に 接続された第二電極とを具備した前記第一導電型(P)の第六トランジスタスイ ッチング装置(110,132)とを含むことを特徴とするインタフェース回路 。 7.請求項6記載のインタフェース回路に於いて、 前記第三、第四、第五および第六トランジスタスイッチング装置(104,1 06,108、110,126,128,130、132)が、前記インタフェ ース回路の電源が切られた時に、前記最大値生成装置(12,38,58,70 )の前記出力端子(122)の電位でバイアスが掛けられるように適合されてい る絶縁領域内に具備されていることを特徴とするインタフェース回路。 8.請求項1から4のいずれか1つに記載のインタフェース回路に於いて、前 記選択器装置(14,28,60,76,78)が、 第一電源供給ライン(152)に接続された制御電極と、選択器装置(14, 28,60,76,78)の第一入力端子(154)に接続された第一電極と、 そして前記選択器装置の出力端子(156)に接続された第二電極とを有する前 記第二導電型(N)の第一トランジスタスイッチング装置(150,182)と 、 前記第一電源供給ライン(152)に接続された制御電極と、前記選択器装置 (14,28,60,76,78)の前記出力端子(156)に接続された第一 電極と、そして前記選択器装置(14,28,60,76,78)の前記第二入 力端子(160)に接続された第二電極とを有する前記第一導電型(P)の第七 トランジスタスイッチング装置(158,176)と、 制御電極、前記選択器装置(14,28,60,76,78)の前記第一入力 端子(154)に接続された第一電極と、前記選択器装置(14,28,60, 76,78)の前記出力端子(156)に接続された第二電極と、を有する前記 第一導電型(P)の第八トランジスタスイッチング装置(162,178)と、 前記第一電源供給ライン(152)に接続された制御電極と、前記第八トラン ジスタスイッチング装置(162,178)の前記制御電極に接続された第一電 極と、そして前記選択器装置(14,28,60,76,78)の前記第二入力 端子(160)に接続された第二電極とを有する前記第一導電型(P)の第九ト ランジスタスイッチング装置(164,180)と、 前記第一電源供給ライン(152)に接続された制御電極と、前記第八トラン ジスタスイッチング装置(162,178)の前記制御電極に接続された第一電 極と、そして第二電源供給ライン(168,186)に接続された第二電極とを 有する前記第二導電型(N)の第二トランジスタスイッチング装置(166,1 84)とを含むことを特徴とするインタフェース回路。 9.請求項8記載のインタフェース回路に於いて、 前記第一導電型(P)の前記第七、第八および第九トランジスタスイッチング装 置(176,178,180)が、それぞれ前記インタフェース回路の電源が切 られたときに外部的に生成されたバイアス電位(VN)でバイアスが掛けられる ように適合されている絶縁領域内に具備されていることを特徴とするインタフェ ース回路。 10.請求項8または9記載のインタフェース回路に於いて、 前記第二導電型(N)の前記第一および第二トランジスタスイッチング装置( 182,184)が、それぞれ前記インタフェース回路の電源が切られたときに 前記第二電源供給ライン(186)の電位でバイアスが掛けられるように適合さ れている絶縁領域内に具備されていることを特徴とするインタフェース回路。 11.先行の請求項の1つに記載のインタフェース回路に於いて、 前記第一回路装置(8,24,48,80)が前記少なくとも1つの半導体ス イッチング装置(198,202)を経由して前記第二回路装置(10,26, 50,82)に電源を供給するための電源供給装置(92)であることを特徴と するインタフェース回路。 12.先行の請求項の1つに記載のインタフェース回路に於いて、 前記第二回路装置(10,26,50,82)が負荷を駆動するための出力装 置(194)であることを特徴とするインタフェース回路。 13.請求項12記載のインタフェース回路に於いて、 前記電源供給装置(192)および前記出力装置(194)が、 前記導通防止装置または前記故障防止装置を具備し、前記電源供給装置(19 2)の第一出力端子(200)と前記出力装置(194)の第一入力端子(20 6)とを接続する第一半導体スイッチング装置(198)と、 前記導通防止装置または前記故障防止装置を具備し、前記電源供給装置(19 2)の第二出力端子(204)と前記出力装置(194)の第二入力端子(20 8)とを接続する第二半導体スイッチング装置(202)とで結合されているこ とを特徴とするインタフェース回路。 14.請求項11から13の1つに記載のインタフェース回路に於いて、前記 電源供給装置(192)が更に、 一時的にエネルギーを蓄える様に適合され、前記電源供給装置(192)の前 記第一および第二出力端子(200,204)に接続されたリアクタンス装置( 210)と、 前記リアクタンス装置(210)に接続され、前記リアクタンス装置(210 )に電源からエネルギーが供給される充電フェーズと、前記リアクタンス装置( 210)内に蓄えられた前記エネルギーの少なくとも一部が前記電源供給装置( 192)の前記第一および第二出力端子(200,204)に放電される放電フ ェーズとを具備するように適合された、充電スイッチング装置(212,214 )とを含むことを特徴とするインタフェース回路。 15.請求項14記載のインタフェース回路に於いて、前記充電スイッチング 装置(212,214)が前記導通防止装置または前記故障防止装置を具備する 第三半導体スイッチング装置(212)を含むことを特徴とするインタフェース 回路。 16.請求項12から15のいずれか1つに記載のインタフェース回路であっ て、 第一リンク端子、第二リンク端子および制御端子を具備し、前記インタフェー ス回路の電源が切られた場合に、前記第一リンク端子および前記第二リンク端子 の最大電位を前記制御電極に供給するように適合された導通防止装置、または前 記インタフェース回路の電源が切られた場合に、前記第一リンク端子および前記 第二リンク端子の最大電位を第四半導体スイッチング装置(216,222)の 絶縁領域に供給するように適合された故障防止装置とを含む前記第三半導体スイ ッチング装置(216,222)と、 第一リンク端子、第二リンク端子および制御端子を具備し、前記インタフェー ス回路の電源が切られた場合に、前記第一リンク端子および前記第二リンク端子 の最大電位を前記制御電極に供給するように適合された導通防止装置、または前 記インタフェース回路の電源が切られた場合に、前記第一リンク端子および前記 第二リンク端子の最大電位を第五半導体スイッチング装置(218,224)の 絶縁領域に供給するように適合された故障防止装置とを含む前記第四半導体スイ ッチング装置(218,224)とを含み、ここで 前記第三半導体スイッチング装置(216,222)と前記第四半導体スイッ チング装置(218,224)とが前記インタフェース回路の出力端子(196 )と前記インタフェース回路の第一および第二入力端子(206,208)にそ れぞれ接続されているインタフェース回路。 17.請求項16記載のインタフェース回路に於いて、 前記インタフェース回路の電源が切られている間、前記出力端子(196)の 電位が抵抗器装置(220)及び導通防止装置または故障防止装置を経由して前 記第三半導体スイッチング装置(216)と前記第四半導体スイッチング装置( 218)の制御電極へ供給されることを特徴とするインタフェース回路。 18.請求項16記載のインタフェース回路に於いて、更に、 前記インタフェース回路の電源が切られている時に、第一供給電位(VDD) を前記第三半導体スイッチング装置(216)と前記第四半導体スイッチング装 置(218)を駆動する第一駆動回路装置(234,236)に供給するように 適合された、前記第一導電型(P)の第十トランジスタスイッチング装置(23 8)と、 前記インタフェース回路の電源が切られている時に、前記インタフェース回路 の前記出力端子(196)の前記電位を前記抵抗器装置(220)を経由してそ れぞれ前記第三半導体スイッチング装置(216)と前記第四半導体スイッチン グ装置(218)の前記第一駆動回路装置(234,236)の供給電位として 供給するように適合された、前記第一導電型(P)の第十一トランジスタスイッ チング装置(230)とを含むインタフェース回路。 19.請求項16から18の1つに記載のインタフェース回路に於いて、 前記第三及び第四半導体スイッチング装置(216,218,222,224 )が第一導電型(P)のp−チャンネルMOSFETを含むことを特徴とするイ ンタフェース回路。 20.請求項19記載のインタフェース回路に於いて、前記第三および第四半 導体スイッチング装置(216,218)には含まれていない、前記インタフェ ース回4路内の前記第一導電型(P)のトランジスタスイッチング装置の絶縁領 域を、電源供給電位および前記出力装置の前記出力端子(196)の前記電位の 最大電位にバイアスするように適合された第七最大値生成装置(240)が具備 されていることを特徴とするインタフェース回路。 21.請求項20記載のインタフェース回路に於いて、 前記第三および第四半導体スイッチング装置(216,218)に含まれてい る、前記第一導電型(P)のトランジスタスイッチング装置の絶縁領域を、前記 入力端子(206,208)および前記インタフェース回路の前記出力端子(1 96)の最大電位にバイアスするように適合された第三最大値生成装置(246 )が具備されていることを特徴とするインタフェース回路。 22.請求項12から15のいずれか1つに記載のインタフェース回路であっ て、 前記出力装置の第一入力端子(206)に接続された第一端子と、前記出力装 置の出力端子(196)に接続された第二端子とを有する、第五半導体スイッチ ング装置(252)と、 前記第五半導体スイッチング装置(252)内の絶縁領域を前記出力装置の前 記第一入力端子(206)と前記出力端子(196)の前記電位の最大電位にバ イアスするように適合された第四最大値生成装置(254)とを含むインタフェ ース回路。 23.請求項22記載のインタフェース回路に於いて、これが更に、 前記第四最大値生成装置(254)の前記出力電位と前記出力装置の電源供給 電位との最大値を生成するように適合された第五最大値生成装置(256)と、 前記第五最大値生成装置(256)の出力電位を、前記第二半導体スイッチン グ装置(252)を駆動する第二駆動回路装置(264,266)の入力端子に 接続された第一電極を有し、また前記インタフェース回路の第二電源供給ライン に接続された第二電極を有する前記第二導電型(N)の第三トランジスタスイッ チング装置(260)の制御電極に供給するように適合された第三選択器装置( 258)と、 前記第二駆動回路装置(264,266)の出力端子(270)を前記第十最 大値生成装置(256)の前記出力電位に接続するように適合された前記第一導 電型(P)の第十二トランジスタスイッチング装置(268)とを含むことを特 徴とするインタフェース回路。 24.請求項23記載のインタフェース回路に於いて、更に前記出力装置の電 源が切られている間、前記第二駆動回路装置(264,266)を前記電源供給 ラインから切り離すように適合された、前記第一導電型(P)の第十二トランジ スタスイッチング装置(272)を具備することを特徴とするインタフェース回 路。 25.請求項23記載のインタフェース回路に於いて、更に前記出力装置の前 記出力端子(196)に接続された第一端子と、前記出力装置の前記第二入力端 子(208)に接続された第二端子とをそれぞれ有する第六半導体スイッチング 装置(274)を具備することを特徴とするインタフェース回路。 26.請求項25記載のインタフェース回路に於いて、 更に前記第六半導体スイッチング装置(274)内の絶縁領域に、前記出力装 置の前記第二入力端子(208)と前記出力端子(196)の最大電位でバイア スを掛けるように適合された第六最大値生成装置(276)が具備されているこ とを特徴とするインタフェース回路。 27.請求項26記載のインタフェース回路に於いて、 更に前記第四最大値生成装置(254)と前記第六最大値生成装置(276) の最大出力電位を前記第五最大値生成装置(256)に供給するように適合され た第七最大値生成装置(278)を具備することを特徴とするインタフェース回 路。 28.請求項27記載のインタフェース回路に於いて、前記第三選択器装置( 258)がまた、前記第五最大値生成装置(256)の出力を、前記第六半導体 スイッチング装置(274)を駆動する第三駆動装置(284,286)の入力 端子(282)に接続された第一電極と、前記第二電源供給ラインに接続された 第二端子とを有する前記第二導電型(N)の第四トランジスタスイッチング装置 (280)の制御電極に供給するように適合されていることを特徴とするインタ フェース回路。 29.請求項28記載のインタフェース回路に於いて、 更に前記第三駆動装置(284,286)の前記出力端子(290)を前記第 五最大値生成装置(256)の前記出力端子に接続するように適合された前記第 一導電型(P)の第十四トランジスタスイッチング装置(288)が具備されて いることを特徴とするインタフェース回路。 30.請求項29記載のインタフェース回路に於いて、 更に前記インタフェース回路の電源が切られている間、前記第三駆動回路装置 (284,286)を前記電源供給ラインから切り離すように適合された前記第 一導電型(P)の第十五トランジスタスイッチング装置(292)を具備するこ とを特徴とするインタフェース回路。 31.請求項12記載のインタフェース回路に於いて、 前記出力装置(194)が差動出力回路であって、 制御電極、第一入力端子(296)に接続された第一電極、および前記出力装 置(194)の第一出力端子(298)に接続された第二電極を具備した前記第 一導電型(P)の第十六トランジスタスイッチング装置(294)と、 制御電極、前記第一入力端子(296)に接続された第一電極、および前記出 力装置(194)の第二出力端子(302)に接続された第二電極を具備した前 記第一導電型(P)の第十七トランジスタスイッチング装置(300)と、 制御電極、前記出力装置(194)の前記第一出力端子(298)に接続され た第一電極、および第二入力端子(306)に接続された第二電極とを具備した 前記第一導電型(P)の第十八トランジスタスイッチング装置(304)と、 制御電極、前記出力装置(194)の前記第二出力端子(302)に接続され た第一電極、および前記出力装置(194)の前記第二入力端子(306)に接 続された第二電極とを具備した前記第一導電型(P)の第十九トランジスタスイ ッチング装置(308)とを含むことを特徴とするインタフェース回路。 32.請求項31記載のインタフェース回路に於いて、 前記第十二から第十五トランジスタスイッチング装置(294,300,30 4、308)の各々の絶縁領域が前記出力装置(194)の前記第一および第二 出力端子(298,302)の平均電位にバイアスされていることを特徴とする インタフェース回路。 33.先行の請求項の1つに記載のインタフェース回路に於いて、 第一導電型(P)の前記トランジスタスイッチング装置の各々がp−チャンネ ルMOSFETトランジスタであることを特徴とするインタフェース回路。 34.先行の請求項の1つに記載のインタフェース回路に於いて、 第二導電型(N)の前記トランジスタスイッチング装置の各々がn−チャンネ ルMOSFETトランジスタであることを特徴とするインタフェース回路。 35.先行の請求項の1つに記載のインタフェース回路に於いて、前記絶縁領 域の各々がN−井戸であることを特徴とするインタフェース回路。 36.第一リンク端子(2)、第二リンク端子(4)、及び制御端子(6)と を有し、前記制御端子(6)と前記第一リンク端子(2)および前記第二リンク 端子(4)の1つとの間の電位差が予め定められた閾値を超えたときに作動され る少なくとも1つの半導体スイッチング装置(1)を含むインタフェース回路に 対する故障防止方法であって、 前記インタフェース回路の電源が切られた時に、前記第一リンク端子(2)と 前記第二リンク端子(4)の最大電位を前記半導体スイッチング装置(1)の前 記制御電極(6)に供給するステップを含む、故障防止方法。 37.請求項36記載の故障防止方法が更に、前記インタフェース回路の電源 が切られた時に、前記第一リンク端子(2)と前記第二リンク端子(4)の最大 電位を前記半導体スイッチング装置(1)の絶縁領域に供給するステップを含む 、故障防止方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG ,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT ,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA, CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,F I,GB,GE,GH,HU,IL,IS,JP,KE ,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS, LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,M X,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE ,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT, UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZW

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.インタフェース回路であって: 第一リンク端子(2)、第二リンク端子(4)、及び制御端子(6)を有する 少なくとも1つの半導体スイッチング装置(1)を含み、 前記第一リンク端子(2)は第一回路装置(8)に接続され、 前記第二リンク端子(4)は第二回路装置(10)に接続され、 前記半導体スイッチング装置(1)は前記制御端子(6)と前記第一リンク端 子(2)および前記第二リンク端子(4)の1つとの間の電位差が予め定められ た閾値を超えたときに、前記第一回路装置(8)を前記第二回路装置(10)に 接続するように適合されており、 前記インタフェース回路の電源が切られた場合に、前記第一リンク端子(2) と前記第二リンク端子(4)の最大電位を前記制御端子(6)に与えるように適 合されている、導通防止装置(12,14,38,28)を含む、インタフェー ス回路。 2.請求項1記載のインタフェース回路であって、前記導通防止装置(12, 14)が、 前記第一リンク端子(2)と前記第二リンク端子(4)の少なくとも最大電位 を出力するように適合された第一最大値生成装置(12)と、そして 前記最大値生成装置(10)に接続され、前記インタフェース回路の電源が切 られた場合に前記制御端子(6)に供給される電位としてその出力を選択するよ うに適合された第一選択器装置(14)とを含むことを特徴とする、インタフェ ース回路。 3.請求項1記載のインタフェース回路であって、前記導通防止装置(38, 28)が、 前記第一リンク端子(40)と前記第二リンク端子(42)の最大電位を出力 するように適合された第二最大値生成装置(38)と、 前記第二最大値生成装置(38)に接続され、前記インタフェース回路の電源 が切られた場合に前記制御端子(30)に供給する制御増幅器(34)の電源供 給電位としてその出力を選択するように適合された第二選択器装置(28)とを 含むインタフェース回路。 4.インタフェース回路であって、 第一リンク端子(54,64)、第二リンク端子(56,66)、および制御 端子(52,72)を有する第一導電型(P)の、第二導電型(N)の絶縁領域 (46,74)の中に具備されている少なくとも1つの半導体スイッチング装置 (44,68)を含み、 前記第一リンク端子(54,64)は第一回路装置(48,80)に接続され 、 前記第二リンク端子(56,66)は第二回路装置(50,82)に接続され 、 前記半導体スイッチング装置(44,68)は前記制御端子(52,72)と 前記第一リンク端子(54,64)および前記第二リンク端子(56,66)の 1つとの電位差が予め定められた閾値を超えたときに、前記第一回路装置(48 ,80)と前記第二回路装置(50,82)とを接続するように適合されており 、 前記インタフェース回路の電源が切られた場合に、前記第一リンク端子(54 ,64)および前記第二リンク端子(56,66)の最大電位を前記絶縁領域( 46,74)に供給するように適合された故障防止装置(60,58,70,7 6,78)とを含む、インタフェース回路。 5.請求項4記載のインタフェース回路に於いて、前記故障防止装置(70, 76,78)がまた、前記第一リンク端子(64)および前記第二リンク端子( 66)の最大電位を前記半導体スイッチング装置(68)の前記制御端子(72 )に供給するように適合されていることを特徴とする、インタフェース回路。 6.請求項4記載のインタフェース回路に於いて、前記故障防止装置(58, 60)が少なくとも前記第一リンク端子(54)および前記第二リンク端子(5 6)の最大電位を出力し、それを前記絶縁領域(46)に供給するように適合さ れている、第三の最大値生成装置(58)を含むことを特徴とするインタフェー ス回路。 7.請求項5記載のインタフェース回路に於いて、前記故障防止装置(58, 60)が、 前記第一リンク端子(54)および前記第二リンク端子(56)の最大電位を 出力するように適合されている、第四の最大値生成装置(58)と、 前記最大値生成装置(58)に接続され、その出力を前記制御端子に供給する 制御増幅器の電源供給電位として、また前記インタフェース回路の電源が切られ た時に前記絶縁領域(46)に供給される電位として選択するように適合された 第三の選択器装置とを含むことを特徴とするインタフェース回路。 8.請求項5記載のインタフェース回路に於いて、前記故障防止装置(70, 76,78)が、 少なくとも前記第一リンク端子(64)および前記第二リンク端子(66)の 最大電位を出力し、それを前記絶縁領域(74)に供給するように適合されてい る、第五の最大値生成装置(70)と、 前記最大値生成装置(70)に接続され、その出力を前記インタフェース回路 の電源が切られた時に前記制御端子(72)に供給される電位として選択するよ うに適合された第四の選択器装置(78)とを含むことを特徴とするインタフェ ース回路。 9.請求項5記載のインタフェース回路に於いて、前記故障防止装置(70, 76,78)が、 少なくとも前記第一リンク端子(64)および前記第二リンク端子(66)の 最大電位を出力し、それを前記絶縁領域(74)に供給するように適合されてい る、第六の最大値生成装置と、 前記最大値生成装置に接続され、その出力を前記インタフェース回路の電源が 切られた時に前記前記制御端子(72)に信号を与える制御増幅器の電源供給電 位として選択するように適合された第五の選択器装置とを含むことを特徴とする インタフェース回路。 10.請求項2,3,6から9記載のインタフェース回路に於いて、前記各々 の最大値生成装置(12,38,58,70)が、 前記最大値生成装置(12,38,58,70)の第一入力端子(90,10 0)に接続された制御電極と、前記最大値生成装置(12,38,58,70) の第二入力端子(92,102)に接続された第一電極と、そして前記最大値生 成装置(12,38,58,70)の出力端子(88,98)に接続された第二 電極とを具備した前記第一導電型(P)の第一トランジスタスイッチング装置( 84,94)と、 前記最大値生成装置(12,38,58,70)の第二入力端子(92,10 2)に接続された制御電極と、前記第一トランジスタスイッチング装置(84, 94)の前記第二電極に接続された第一電極と、そして前記最大値生成装置(1 2,38,58,70)の前記第一入力端子(90,100)に接続された第二 電極とを有する前記第一導電型(P)の第二トランジスタスイッチング装置(8 6,96)とを含み、ここで 前記最大値生成装置(12,38,58,70)の前記出力端子(88,98 )が前記第一トランジスタスイッチング装置(84,94)の前記第二電極と、 前記第二トランジスタスイッチング装置(86,96)の前記第一電極とに接続 されていることを特徴とするインタフェース回路。 11.請求項10記載のインタフェース回路に於いて、前記第一トランジスタ スイッチング装置(94)と前記第二トランジスタスイッチング装置(96)と が、前記インタフェース回路の電源が切られたときに前記最大値生成装置(12 ,38,58,70)の前記出力端子(98)の電位にバイアスが掛けられるよ うに適合されている絶縁領域内に具備されていることを特徴とするインタフェー ス回路。 12.請求項10記載のインタフェース回路に於いて、前記最大値生成装置( 12,38,58,70)が更に、 前記最大値生成装置(12,38,58,70)の前記第一入力端子(118 )に接続された制御電極と、前記最大値生成装置(12,38,58,70)の 前記第二入力端子(120)に接続された第一電極と、そして電流源装置(11 2)に接続された第二電極とを具備した前記第一導電型(P)の第三トランジス タスイッチング装置(104,126)と、 前記最大値生成装置(12,38,58,70)の前記第二入力端子(120 )に接続された制御電極と、前記第三トランジスタスイッチング装置(104, 126)の前記第二電極に接続された第一電極と、そして前記最大値生成装置( 12,38,58,70)の前記第一入力端子(118)に接続された第二電 極と、前記第一電極はまた前記電流源装置(112)に接続されている、とを有 する前記第一導電型(P)の第四トランジスタスイッチング装置(106,12 8)と、 前記電流源(112)に接続された制御電極と、前記最大値生成装置(12, 38,58,70)の前記第二入力端子(120)に接続された第一電極と、そ して前記最大値生成装置(12,38,58,70)の前記出力端子(122) に接続された第二電極とを具備した前記第一導電型(P)の第五トランジスタス イッチング装置(108,130)と、 前記電流源(112)に接続された制御電極と、前記第五トランジスタスイッ チング装置(108,130)の前記第二電極に接続された第一電極と、そして 前記最大値生成装置(12,38,58,70)の前記第一入力端子(118) に接続された第二電極とを具備した前記第一導電型(P)の第六トランジスタス イッチング装置(110,132)とを含むことを特徴とするインタフェース回 路。 13.請求項12記載のインタフェース回路に於いて、前記第三、第四、第五 および第六トランジスタスイッチング装置(104,106,108、110, 126,128,130、132)が、前記インタフェース回路の電源が切られ た時に、前記最大値生成装置(12,38,58,70)の前記出力端子(12 2)の電位でバイアスが掛けられるように適合されている絶縁領域内に具備され ていることを特徴とするインタフェース回路。 14.請求項2,3,6から9記載のインタフェース回路に於いて、前記各々 の選択器装置(14,28,60,76,78)が、 第一電源供給ライン(152)に接続された制御電極と、選択器装置(14, 28,60,76,78)の第一入力端子(154)に接続された第一電極と、 そして前記選択器装置の出力端子(156)に接続された第二電極とを有する前 記第二導電型(N)の第一トランジスタスイッチング装置(150,182)と 、 前記第一電源供給ライン(152)に接続された制御電極と、前記選択器装置 (14,28,60,76,78)の前記出力端子(156)に接続された第一 電極と、そして前記選択器装置(14,28,60,76,78)の前記第二入 力端子(160)に接続された第二電極とを有する前記第一導電型(P)の第七 トランジスタスイッチング装置(158,176)と、 制御電極、前記選択器装置(14,28,60,76,78)の前記第一入力 端子(154)に接続された第一電極と、前記選択器装置(14,28,60, 76,78)の前記出力端子(156)に接続された第二電極と、を有する前記 第一導電型(P)の第八トランジスタスイッチング装置(162,178)と、 前記第一電源供給ライン(152)に接続された制御電極と、前記第八トラン ジスタスイッチング装置(162,178)の前記制御電極に接続された第一電 極と、そして前記選択器装置(14,28,60,76,78)の前記第二入力 端子(160)に接続された第二電極とを有する前記第一導電型(P)の第九ト ランジスタスイッチング装置(164,180)と、 前記第一電源供給ライン(152)に接続された制御電極と、前記第八トラン ジスタスイッチング装置(162,178)の前記制御電極に接続された第一電 極と、そして第二電源供給ライン(168,186)に接続された第二電極とを 有する前記第二導電型(N)の第二トランジスタスイッチング装置(166,1 84)とを含むことを特徴とするインタフェース回路。 15.請求項14記載のインタフェース回路に於いて、前記第一導電型(P) の前記第七、第八および第九トランジスタスイッチング装置(176,178, 180)が、それぞれ前記インタフェース回路の電源が切られたときに外部的に 生成されたバイアス電位(VN)でバイアスが掛けられるように適合されている 絶縁領域内に具備されていることを特徴とするインタフェース回路。 16.請求項14または15記載のインタフェース回路に於いて、前記第二導 電型(N)の前記第一および第二トランジスタスイッチング装置(182,18 4)が、それぞれ前記インタフェース回路の電源が切られたときに前記第二電源 供給ライン(186)の電位でバイアスが掛けられるように適合されている絶縁 領域内に具備されていることを特徴とするインタフェース回路。 17.先行の請求項の1つに記載のインタフェース回路に於いて、前記第一回 路装置(8,24,48,80)が前記少なくとも1つの半導体スイッチング装 置(198,202)を経由して前記第二回路装置(10,26,50,82) に電源を供給するための電源供給装置(92)であることを特徴とするインタフ ェース回路。 18.先行の請求項の1つに記載のインタフェース回路に於いて、前記第二回 路装置(10,26,50,82)が負荷を駆動するための出力装置(194) であることを特徴とするインタフェース回路。 19.請求項18記載のインタフェース回路に於いて、前記電源供給装置(1 92)および前記出力装置(194)が、 前記導通防止装置または前記故障防止装置を具備し、前記電源供給装置(19 2)の第一出力端子(200)と前記出力装置(194)の第一入力端子(20 6)とを接続する第一半導体スイッチング装置(198)と、 前記導通防止装置または前記故障防止装置を具備し、前記電源供給装置(19 2)の第二出力端子(204)と前記出力装置(194)の第二入力端子(20 8)とを接続する第二半導体スイッチング装置(202)とで結合されているこ とを特徴とするインタフェース回路。 20.請求項17から19の1つに記載のインタフェース回路に於いて、前記 電源供給装置(192)が更に、 一時的にエネルギーを蓄える様に適合され、前記電源供給装置(192)の前 記第一および第二出力端子(200,204)に接続されたリアクタンス装置( 210)と、 前記リアクタンス装置(210)に接続され、前記リアクタンス装置(210 )に電源からエネルギーが供給される充電フェーズと、前記リアクタンス装置( 210)内に蓄えられた前記エネルギーの少なくとも一部が前記電源供給装置( 192)の前記第一および第二出力端子(200,204)に放電される放電フ ェーズとを具備するように適合された、充電スイッチング装置(212,214 )とを含むことを特徴とするインタフェース回路。 21.請求項20記載のインタフェース回路に於いて、前記充電スイッチング 装置(212,214)が前記導通防止装置または前記故障防止装置を具備する 第三半導体スイッチング装置(212)を含むことを特徴とするインタフェース 回路。 22.請求項18から21の1つに記載のインタフェース回路に於いて、前記 出力装置(194)が請求項23から37の1つに記載のインタフェース回路で あることを特徴とするインタフェース回路。 23.インタフェース回路であって、 第一リンク端子、第二リンク端子および制御端子を具備し、前記インタフェー ス回路の電源が切られた場合に、前記第一リンク端子および前記第二リンク端子 の最大電位を前記制御電極に供給するように適合された導通防止装置、または前 記インタフェース回路の電源が切られた場合に、前記第一リンク端子および前記 第二リンク端子の最大電位を第四半導体スイッチング装置(216,222)の 絶縁領域に供給するように適合された故障防止装置とを含む前記第四半導体スイ ッチング装置(216,222)と、 第一リンク端子、第二リンク端子および制御端子を具備し、前記インタフェー ス回路の電源が切られた場合に、前記第一リンク端子および前記第二リンク端子 の最大電位を前記制御電極に供給するように適合された導通防止装置、または前 記インタフェース回路の電源が切られた場合に、前記第一リンク端子および前記 第二リンク端子の最大電位を第五半導体スイッチング装置(218,224)の 絶縁領域に供給するように適合された故障防止装置とを含む前記第五半導体スイ ッチング装置(218,224)とを含み、ここで 前記第四半導体スイッチング装置(216,222)と前記第五半導体スイッ チング装置(218,224)とが前記インタフェース回路の出力端子(196 )と前記インタフェース回路の第一および第二入力端子(206,208)にそ れぞれ接続されているインタフェース回路。 24.請求項23記載のインタフェース回路に於いて、前記インタフェース回 路の電源が切られている間、前記出力端子(196)の電位が抵抗器装置(22 0)及び導通防止装置または故障防止装置を経由して前記第四半導体スイッチン グ装置(216,222)と前記第五半導体スイッチング装置(218,224 )の制御電極へ供給されることを特徴とするインタフェース回路。 25.請求項23記載のインタフェース回路に於いて、更に、 前記インタフェース回路の電源が切られている時に、第一供給電位(VDD) を前記第四半導体スイッチング装置(216)と前記第五半導体スイッチング装 置(218)を駆動する第一駆動回路装置(234,236)に供給するように 適合された、前記第一導電型(P)の第十トランジスタスイッチング装置(23 8)と、 前記インタフェース回路の電源が切られている時に、前記インタフェース回路 の前記出力端子(196)の前記電位を前記抵抗器装置(220)を経由してそ れぞれ前記第四半導体スイッチング装置(216)と前記第五半導体スイッチン グ装置(218)の前記第一駆動回路装置(234,236)の供給電位として 供給するように適合された、前記第一導電型(P)の第十一トランジスタスイッ チング装置(238)とを含むインタフェース回路。 26.請求項23から25の1つに記載のインタフェース回路に於いて、前記 第四及び第五半導体スイッチング装置(216,218,222,224)が第 一導電型(P)のp−チャンネルMOSFETを含むことを特徴とするインタフ ェース回路。 27.請求項26記載のインタフェース回路に於いて、前記第四および第五半 導体スイッチング装置(216,218)には含まれていない、前記インタフェ ース回路内の前記第一導電型(P)のトランジスタスイッチング装置の絶縁領域 を、電源供給電位および前記インタフェース回路の前記出力端子(196)の前 記電位の最大電位にバイアスするように適合された第七最大値生成装置(240 )が具備されていることを特徴とするインタフェース回路。 28.請求項27記載のインタフェース回路に於いて、前記第四および第五半 導体スイッチング装置(216,218)に含まれている、前記第一導電型(P )のトランジスタスイッチング装置の絶縁領域を、前記入力端子(206,20 8)および前記インタフェース回路の前記出力端子(196)の最大電位にバイ アスするように適合された第八最大値生成装置(246)が具備されていること を特徴とするインタフェース回路。 29.インタフェース回路であって、 前記インタフェース回路の第一入力端子(206)に接続された第一端子と、 前記インタフェース回路の出力端子(196)に接続された第二端子とを有する 、 第六半導体スイッチング装置(252)と、そして 前記第六半導体スイッチング装置(252)内の絶縁領域を前記インタフェー ス回路の前記第一入力端子(206)と前記出力端子(196)の前記電位の最 大電位にバイアスするように適合された第九最大値生成装置(254)とを含む インタフェース回路。 30.請求項29記載のインタフェース回路に於いて、これが更に、 前記第九最大値生成装置(254)の前記出力電位と前記インタフェース回路 の電源供給電位との最大値を生成するように適合された第十最大値生成装置(2 56)と、 前記第十最大値生成装置(256)の出力電位を、前記第六半導体スイッチン グ装置(252)を駆動する第二駆動回路装置(264,266)の入力端子に 接続された第一電極を有し、また前記インタフェース回路の第二電源供給ライン に接続された第二電極を有する前記第二導電型(N)の第三トランジスタスイッ チング装置(260)の制御電極に供給するように適合された第六選択器装置( 258)と、 前記第二駆動回路装置(264,266)の出力端子(270)を前記第十最 大値生成装置(256)の前記出力電位に接続するように適合された前記第一導 電型(P)の第十二トランジスタスイッチング装置(268)とを含むことを特 徴とするインタフェース回路。 31.請求項30記載のインタフェース回路に於いて、更に前記インタフェー ス回路の電源が切られている間、前記第二駆動回路装置(264,266)を前 記電源供給ラインから切り離すように適合された、前記第一導電型(P)の第十 三トランジスタスイッチング装置(272)を具備することを特徴とするインタ フェース回路。 32.請求項30記載のインタフェース回路に於いて、更に前記インタフェー ス回路の前記出力端子(196)に接続された第一端子と、前記インタフェース 回路の前記第二入力端子(208)に接続された第二端子とをそれぞれ有する第 七半導体スイッチング装置(274)を具備することを特徴とするインタフェー ス回路。 33.請求項32記載のインタフェース回路に於いて、更に前記第七半導体ス イッチング装置(274)内の絶縁領域に、前記インタフェース回路の前記第二 入力端子(208)と前記出力端子(196)の最大電位でバイアスを掛けるよ うに適合された第十一最大値生成装置(276)が具備されていることを特徴と するインタフェース回路。 34.請求項33記載のインタフェース回路に於いて、更に前記第九最大値生 成装置(254)と前記第十一最大値生成装置(276)の最大出力電位を前記 第十最大値生成装置(256)に供給するように適合された第十二最大値生成装 置(278)を具備することを特徴とするインタフェース回路。 35.請求項34記載のインタフェース回路に於いて、前記第六選択器装置( 258)がまた、前記第十最大値生成装置(256)の出力を、前記第七半導体 スイッチング装置(274)を駆動する第三駆動装置(284,286)の入力 端子(282)に接続された第一電極と、前記第二電源供給ラインに接続された 第二端子とを有する前記第二導電型(N)の第四トランジスタスイッチング装置 (280)の制御電極に供給するように適合されていることを特徴とするインタ フェース回路。 36.請求項35記載のインタフェース回路に於いて、更に前記第三駆動装置 (284,286)の前記出力端子(290)を前記第十最大値生成装置(25 6)の前記出力端子に接続するように適合された前記第一導電型(P)の第十四 トランジスタスイッチング装置(288)が具備されていることを特徴とするイ ンタフェース回路。 37.請求項36記載のインタフェース回路に於いて、更に前記インタフェー ス回路の電源が切られている間、前記第三駆動回路装置(284,286)を前 記電源供給ラインから切り離すように適合された前記第一導電型(P)の第十五 トランジスタスイッチング装置(292)を具備することを特徴とするインタフ ェース回路。 38.請求項18記載のインタフェース回路に於いて、前記出力装置(194 )が差動出力回路であって、 制御電極、第一入力端子(296)に接続された第一電極、および前記出力装 置(194)の第一出力端子(298)に接続された第二電極を具備した前記第 一導電型(P)の第十六トランジスタスイッチング装置(294)と、 制御電極、前記第一入力端子(296)に接続された第一電極、および前記出 力装置(194)の第二出力端子(302)に接続された第二電極を具備した前 記第一導電型(P)の第十七トランジスタスイッチング装置(300)と、 制御電極、前記出力装置(194)の前記第一出力端子(298)に接続され た第一電極、および第二入力端子(306)に接続された第二電極とを具備した 前記第一導電型(P)の第十八トランジスタスイッチング装置(304)と、 制御電極、前記出力装置(194)の前記第二出力端子(302)に接続され た第一電極、および前記出力装置(194)の前記第二入力端子(306)に接 続された第二電極とを具備した前記第一導電型(P)の第十九トランジスタスイ ッチング装置(308)とを含むことを特徴とするインタフェース回路。 39.請求項38記載のインタフェース回路に於いて、前記第十二から第十五 トランジスタスイッチング装置(294,300,304、308)の各々の絶 縁領域が前記出力装置(194)の前記第一および第二出力端子(298,30 2)の平均電位にバイアスされていることを特徴とするインタフェース回路。 40.先行の請求項の1つに記載のインタフェース回路に於いて、第一導電型 (P)の前記トランジスタスイッチング装置の各々がp−チャンネルMOSFE Tトランジスタであることを特徴とするインタフェース回路。 41.先行の請求項の1つに記載のインタフェース回路に於いて、第二導電型 (N)の前記トランジスタスイッチング装置の各々がn−チャンネルMOSFE Tトランジスタであることを特徴とするインタフェース回路。 42.先行の請求項の1つに記載のインタフェース回路に於いて、前記絶縁領 域の各々がN−井戸であることを特徴とするインタフェース回路。 43.第一リンク端子(2)、第二リンク端子(4)、及び制御端子(6)と を有し、前記制御端子(6)と前記第一リンク端子(2)および前記第二リンク 端子(4)の1つとの間の電位差が予め定められた閾値を超えたときに作動され る少なくとも1つの半導体スイッチング装置(1)を含むインタフェース回路に 対する故障防止方法であって、 前記インタフェース回路の電源が切られた時に、前記第一リンク端子(2)と 前記第二リンク端子(4)の最大電位を前記半導体スイッチング装置(1)の前 記制御電極(6)に供給するステップを含む、故障防止方法。 44.請求項43記載の故障防止方法が更に、前記インタフェース回路の電源 が切られた時に、前記第一リンク端子(2)と前記第二リンク端子(4)の最大 電位を前記半導体スイッチング装置(1)の絶縁領域に供給するステップを含む 、故障防止方法。
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