NL8800287A - Geheugenschakeling met een uitwisbaar programmeerbaar geheugen, generator voor het opwekken van een programmeerspanning voor het geheugen, spanningsregelaar en flankregelaar, beide geschikt voor toepassing in de generator, en een diode-element. - Google Patents

Description

V

a» PHN 12.427 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Geheugenschakeling met een uitwisbaar programmeerbaar geheugen, generator voor het opwekken van een programmeerspanning voor het geheugen, spanningsregelaar en flankregelaar, beide geschikt voor toepassing in de generator, en een diode-element.

*

De uitvinding heeft betrekking op een geïntegreerde geheugenschakeling met een uitwisbaar programmeerbaar geheugen, omvattende een generator voor het opwekken van een programmeerspanning voor het geheugen, welke generator een ladingspomp en minstens één 5 van de volgende regelaars omvat: een spanningsregelaar voor begrenzing van de programmeerspanning, een flankregelaar voor begrenzing van een toename van de programmeerspanning per tijdseenheid

De uitvinding betreft tevens een generator voor het opwekken van een programmeerspanning voor het geheugen, een 10 spanningsregelaar en een flankregelaar, beide geschikt voor toepassing in een dergelijke generator, alsmede een diode-element. Een geheugenschakeling en een generator met een spanningsregelaar en een flankregelaar, alle van de in de aanhef vermelde soort, zijn bekende uit de Nederlandse octrooiaanvrage 8400225. Zoals daarin is beschreven, zijn 15 voor de programmeerbare geheugens (EPROM, EEPROM) zowel te hoge programmeerspanningen als een te grote snelheid, waarmee de programmeerspanning over het geheugen toeneemt, nadelig. Ter vermindering van deze nadelen heeft een geheugenschakeling volgens de stand van de techniek de volgende opzet. In serie met een laadweerstand 20 is een parallelschakeling, gevormd door enerzijds het geheugen en anderzijds de flankregelaar, opgenomen tussen aansluitingen van de ladingspomp. De flankregelaar omvat een parallelschakeling van een stuurbaar stroompad, waarin een stroomgeleidingspad van een grote veldeffekttransistor is opgenomen, en een serieschakeling van een 25 stroomgeleidingspad van een kleine veldeffekttransistor met een kapaciteit. De stuurelektrode van de grote en kleine transistor zijn verbonden met een knooppunt tussen de kleine transistor en de kapaciteit. Bij inschakelen van de ladingspomp zal aanvankelijk het grootste deel van de stroom via het stuurbare stroompad afgevoerd worden 30 zonder bij te dragen tot een toename van de programmeerspanning voor het geheugen. Naarmate een kleine stroom door de kleine transistor de kapaciteit verder oplaadt, vermindert de stroom door de grote transistor . 88 0 0287 t PHN 12.427 2 Λ en stijgt de spanning over het geheugen. De flanksnelheid waarmee deze programmeerspanning toeneemt, is mede bepaald door de afmetingen van de transistoren en de grootte van de kapaciteit. De hoogte van de maximale programmeerspanning is mede bepaald door de verhouding tussen de 5 laadweerstand en de lekweerstand van het geheugen, welke weerstanden een spanningsdeler vormen. Ofschoon eenvoudig van opzet is de bekende geheugenschakeling voor verbetering vatbaar. In de eerste plaats dissipeert de bekende geheugenschakeling extra vermogen, omdat de door de ladingspomp gegenereerde oplaadstroom aanvankelijk niet ten goede 10 komt aan de programmeerspanning. In de tweede plaats zijn de maximale hoogte van de oplaadspanning alsmede de gerealiseerde flanksnelheid mede afhankelijk van het door de ladingspomp afgegeven vermogen. Dit houdt in, dat de ladingspomp, de oplaadweerstand het geheugen en de flankregelaar op elkaar moeten zijn afgestemd. De uitvinding beoogt 15 daarom te voorzien in een geheugenschakeling met een generator voor het opwekken van een programmeerspanning waarbij de ladingspomp niet meer vermogen levert dan nodig is ten behoeve van de programmeerspanning. De uitvinding beoogt verder te voorzien in een geheugenschakeling waarin de programmeerspanning vrijwel onafhankelijk is van het type geheugen en 20 het type ladingspomp, hetgeen het toepassingsgebied verruimt.

Een geheugenschakeling volgens de uitvinding wordt daartoe gekenmerkt, doordat doordat de minstens éne regelaar een stuursignaal opwekt voor het in afhankelijkheid van een verandering de programmeerspanning aan- of uitschakelen van de ladingspomp.

25 Via de terugkoppeling regelt de programmeerspanning zichzelf, mede in afhankelijkheid van de gevoeligheid van de minstens éne regelaar, door op kommando van de minstens éne regelaar de ladingspomp te laten pompen.

Een uitvoeringsvorm van een geheugenschakeling volgens de 30 uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de minstens éne regelaar een tussen een eerste en een tweede voedingspunt geplaatste serieschakeling van een eerste en een tweede stroombron omvat, waarbij minstens één van de stroombronnen op een betreffende stuuraansluiting regelbaar is via een detektor voor de programmeerspanning, en op een knooppunt tussen 35 de stroombronnen een stuursignaal wordt opgewekt.

Deze opzet levert een gevoelige regelaar en daardoor een nauwkeurige generator. Omdat een impedantie van een stroombron zeer hoog is, leidt .8800287 » PHN 12.427 3 een kleine stroomverandering tot een aanzienlijke spanningsverandering op het knooppunt. In afhankelijkheid van de opgewekte stuurspanning op het betreffende knooppunt tussen de stuurbronnen wordt de ladingspomp in-of uitgeschakeld. Naarmate de regelaar gevoeliger is, wordt er sneller 5 in- en uitgeschakeld, bijgevolg waarvan de gewenste grootte en/of flanksteilheid van de programmeerspanning beter worden benaderd.

Een verdere uitvoeringsvorm van een geheugenschakeling volgens de uitvinding, waarbij de generator de spanningsregelaar omvat, wordt gekenmerkt, doordat één van de genoemde stroombronnen in de 10 spanningsregelaar stuurbaar is door de betreffende detektor waarvan de detektoruitgang is aangesloten op de betreffende stuuraansluiting, welke detektor een cascodeschakeling omvat met een tussen het eerste voedingspunt en de detektoruitgang aangebrachte derde stroombron en een tussen de detektoruitgang en een punt met daarop de programmeerspanning 15 geschakelde Zenerdiode en tussen de detektoruitgang en de Zenerdiode èen stroomgeleidingspad van een versterkerveldeffekttransistor is opgenomen, waarvan een stuurelektrode is aangesloten op het eerste voedingspunt en waarvan een substraataansluiting de programmeerspanning ontvangt.

Zodra de programmeerspanning een niveau heeft bereikt gelijk aan de som 20 van de doorslagspanning van de Zenerdiode en de drempelspanning van de versterkerveldeffekttransistor, verandert de spanning op de uitgang van de verdere cascodeschakeling vrijwel sprongsgewijs. Deze sprongsgewijze verandering wordt omgezet in een spanningssprong op het knooppunt tussen de stroombronnen.

25 Een nog verdere uitvoeringsvorm van een geheugenschakeling volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de Zenerdiode een drain-diode van een veldeffekttransistor omvat, waarbij de veldeffekttransistor is uitgevoerd met een ringvormige stuurelektrode.

De ringvorm van de stuurelektrode impliceert een ringvormige p-n-30 overgang in de drain-diode van de veldeffekttransistor. Hiermee zijn sterk gekromde drie-dimensionale p-n-overgangen vermeden zoals die, welke aanwezig zijn in, met behulp van rechthoekige maskers gerealiseerde, konventionele veldeffekttransistoren. Omdat dergelijke sterk gekromde drie-dimensionale p-n-overgangen eerder doorslaan dan 35 minder sterk gekromde p-n-overgangen, heeft de voorgestelde Zenerdiode een hogere doorslagspanning, bijgevolg waarvan een hogere programmeerspanning realiseerbaar is.

.8800287 f PHN 12.427 4 *

Een andere uitvoeringsvorm van een geheugenschakeling volgens de uitvinding, waarbij de generator de flankregelaar omvat, wordt gekenmerkt, doordat één van de genoemde stroombronnen in de flankregelaar stuurbaar is door de betreffende detektor, waarvan een 5 detektoruitgang is aangesloten op de betreffende stuuraansluiting, welke detektor een verdere cascodeschakeling omvat met een tussen het eerste voedingspunt en de detektoruitgang aangesloten vierde stroombron en een tussen de detektoruitgang en een punt met daarop de programmeerspanning aangebrachte kapaciteit.

10 De spanning over de kapaciteit hang enerzijds af van de grootte van de programmeerspanning en anderzijds van een evenwicht tussen een toevoeren van lading door de vierde stroombron en een afvoer van lading door de ladingspomp. Voert de ladingspomp meer lading af dan de vierde stroombron toevoert, dan daalt de spanning op de detektoruitgang en 15 wordt de daarop aangesloten stuurbare stroombron geschakeld. Bijgevolg verandert de spanning op het knooppunt tussen de stroombronnen en wordt de ladingspomp uitgeschakeld.

Een nog andere uitvoeringsvorm van een geheugenschakeling volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat tussen de 20 detektoruitgang van de verdere cascodeschakeling en de kapaciteit een stroomgeleidingspad van een oplaadveldeffekttransistor is aangebracht, waarvan een stuurelektrode op het eerste voedingspunt en een substraataansluiting op het tweede voedingspunt is aangesloten en een diode aan een anodezijde verbonden is met een verbindingspunt tussen de 25 kapaciteit en de oplaadtransistor en aan een kathodezijde met één van de voedingspunten.

Door tussenkomst van de oplaadtransistor worden spanningsveranderingen over de kapaciteit getransleerd naar spanningsniveau's tussen de voedingsspanningen op het eerste en het tweede voedingspunt. Deze 30 spanningsniveau's zijn dan aangepast aan stuurspanningen waarmee de < stuurbare stroombron stuurbaar is. De diode voert bij het afnemen van de programmeerspanning, nadat het geheugen gewist of geprogrammeerd is, de lading op de kapaciteit af naar één van de voedingspunten.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van een 35 tekening, waarin figuur 1 een schematisch voorbeeld geeft van de geheugenschakeling volgens de uitvinding, en . 8800287 t, ί· PHN 12.427 5 figuur 2 een uitvoeringsvorm geeft van de spanningsregelaar en de flankregelaar geschikt voor toepassing in een geheugenschakeling volgens de uitvinding.

In figuur 1 is een schematisch voorbeeld gegeven van een 5 geheugenschakeling volgens de uitvinding. De geheugenschakeling omvat een ladingspomp 2, die een programmeerspanning genereert tussen de klemmen 3 en 4 ten behoeve van het programmeren of wissen van een geheugen 5. Verder is voorzien in een regelschakeling 6, die eén spanningsregelaar 6a voor het begrenzen van de programmeerspanning en 10 een flankregelaar 6b voor het begrenzen van een toename van de programmeerspanning per tijdseenheid omvat. De regelschakeling is aangesloten op de klemmen 3 en 4 en schakelt via stuurklem 7 de ladingspomp in en/of uit, al naar gelang de hoogte en/of stijgsnelheid van de programmeerspanning.

15 In figuur 2 is een uitvoeringsvorm van de spanningsregelaar en de flankregelaar, geschikt voor toepassing in een geheugenschakeling volgens de uitvinding weergegeven. In de figuur zijn punten met daarop een eerste voedingsspanning VDD met een kruis, een tweede voedingsspanning VSS met een enkele schuine streep, 20 programmeerspanning VEE met een dubbele schuine streep aangegeven.

Getoond is een logische poort 15 met een logische OF-funktie, met een poortuitgang 16 voor aansluiting op een stuurklem 7 van de ladingspomp 2 uit figuur 1, en waarvan een eerste poortingang met regeluitgang 23 van spanningsregelaar 20 en waarvan een tweede poortingang met regeluitgang 25 33 van flankregelaar 30 is verbonden. Mogelijke andere poortingangen, geschikt voor ontvangst van andere stuursignalen, dan die afkomstig van de spanningsregelaar en flankregelaar, zijn gesymboliseerd met ingangsklem 17.

Spanningsregelaar 20 omvat een als stuurbare stroombron 30 geschakelde transistor 21 en een als konstante stroombron geschakelde transistor 22, van onderling verschillende geleidingstypen. Knooppunt 23 tussen de geleidingspaden van transistoren 21 en 22 vormt de regeluitgang 23, verbonden met logische poort 15. Op de stuurelektrode van transistor 21 is detektoruitgang 27 van een spanningsdetektor 35 aangesloten. De spanningsdetektor omvat, tussen het spanningspunt met daarop VDD en de detektoruitgang 27, een als konstante stroombron geschakelde transistor 24, alsmede, tussen detektoruitgang 27 en een .8800287 PHN 12.427 6 punt met daarop programmeerspanning VEE een cascodeschakeling van een Zenerdiode-element 25 en versterkertransistor 26. Van versterkertransistor 26 is een substraataansluiting op VEE, en een stuuraansluiting op VDD aangesloten. Het Zenerdiode-element 25 omvat 5 een drain-diode van een transistor met een ringvormige stuurelektrode die, net als het stroomgeleidingspad van de transistor, verbonden is met VEE. De ringvorm van de stuurelektrode zorgt ervoor dat de vorm van de p-n-overgang van de diode eveneens ringvormig is. Door deze geometrie worden scherpe drie-dimensionale krommingen vermeden, zoals die welke 10 aanwezig zijn op p-n-overgangen tussen een drain, gerealiseerd met behulp van een rechthoekig masker, en het substraat. Bijgevolg zal een doorslagspanning hoger zijn. Zodra programmeerspanning VEE zakt beneden de som van de doorslagspanning van de drain-diode van transistor 25 en drempelspanning van transistor 26, zakt de spanning op 15 detektoruitgang 27 en wordt stroombron 21 geaktiveerd, hetgeen leidt tot een uitschakelen van de ladingspomp via logische poort 15.

Flankregelaar 30 omvat een als stuurbare stroombron geschakelde transistor 31 en een als konstante stroombron geschakelde transistor 32, van een onderling verschillend geleidingstype. Het 20 knooppunt tussen de geleidingspaden van transistoren 31 en 32 vormt de regeluitgang 33 en is verbonden met logische poort 15. Op de stuurelektrode van transistor 31 is detektoruitgang 38 van een flankdetektor aangesloten. De flankdetektor omvat tussen het spanningspunt met daarop Vpp en detektoruitgang 38 een als konstante 25 stroombron geschakelde transistor 34, alsmede, tussen detektoruitgang 38 en een punt met daarop de programmeerspanning VEE een cascodeschakeling van een kapaciteit 35 en een oplaadtransistor 36. Tussen een knooppunt van de kapaciteit 35 met oplaadtransistor 36 enerzijds en het VDD-spanningspunt anderzijds is een ontlaaddiode 37 30 aangebracht. Zodra, door het snel zakken van programmeerspanning VEE' meer stroom van detektoruitgang 38 wordt afgevoerd dan transistor 34 toevoert, zakt de spanning op detektoruitgang 38, bijgevolg waarvan transistor 31 wordt geaktiveerd. Hierdoor stijgt de spanning op regeluitgang 33 en wordt via logische poort 15 de ladingspomp 35 uitgeschakeld. Oplaadtransistor 36 heeft tot taak de spanningsverandering over kapaciteit 35 te transleren naar logische niveau's waarmee transistor 31 uit- en in te schakelen is.

.8800287 PHN 12.427 7

Ontlaaddiode 37 heeft tot taak om, bij het buiten gebruik stellen van de generator, kapaciteit 35 te ontladen, ónder het stijgen van prograaaeerspanning VEE. Met stroomspiegel 40, omvattende een, een referentiestrooa IQ geleidende referentietransistor 43 en 5 volgtransistor 42, worden de, als konstante stroombron geschakelde, transistoren 22 en 32 ingesteld. Met een verdere spiegeling via transistor 41 worden de, als konstante stroombron geschakelde, transistoren 24 en 34 eveneens ingesteld.

.8800287

Claims (15)

1. Geïntegreerde geheugenschakeling met een uitwisbaar programmeerbaar geheugen, omvattende een generator voor het opwekken van een programmeerspanning voor het geheugen, welke generator een ladingspomp en minstens één van de volgende regelaars omvat: een 5 spanningsregelaar voor begrenzing van de programmeerspanning, een flankregelaar voor begrenzing van een toename van de programmeerspanning per tijdseenheid, gekenmerkt, doordat de minstens éne regelaar een stuursignaal opwekt voor het in afhankelijkheid van een verandering de programmeerspanning aan- of uitschakelen van de ladingspomp.

2. Geïntegreerde geheugenschakeling volgens conclusie 1, gekenmerkt, doordat de minstens éne regelaar een tussen een eerste en een tweede voedingspunt geplaatste serieschakeling van een eerste en een tweede stroombron omvat, waarbij minstens één van de stroombronnen op een betreffende stuuraansluiting regelbaar is via een detektor voor 15 de programmeerspanning, en op een knooppunt tussen de stroombronnen een stuursignaal wordt opgewekt.

3. Geïntegreerde geheugenschakeling volgens conclusie 2, waarbij voorzien is in een spanningsregelaar en een flankregelaar, gekenmerkt, doordat de respektievelijke knooppunten tussen de 20 stroombronnen in de respektievelijke serieschakelingen zijn aangesloten op respektievelijke poortingangen van een logische poort, die de ladingspomp schakelt.

4. Geïntegreerde geheugenschakeling volgens conclusie 2 of 3 waarbij de generator de spanningsregelaar omvat, gekenmerkt, doordat 25 één van de genoemde stroombronnen in de spanningsregelaar stuurbaar is door de betreffende detektor waarvan de detektoruitgang is aangesloten op de betreffende stuuraansluiting, welke detektor een cascodeschakeling omvat met een tussen het eerste voedingspunt en de detektoruitgang aangebrachte derde stroombron en een tussen de 30 detektoruitgang en een punt met daarop de programmeerspanning geschakelde Zenerdiode.

5. Geïntegreerde geheugenschakeling volgens conclusie 4, gekenmerkt, doordat tussen de detektoruitgang en de Zenerdiode een stroomgeleidingspad van een versterkerveldeffekttransistor is opgenomen, 35 waarvan een stuurelektrode is aangesloten op het eerste voedingspunt en waarvan een substraataansluiting de programmeerspanning ontvangt.

6. Geheugenschakeling volgens conclusie 4 of 5, gekenmerkt, .8800287 « PHN 12.427 9 t doordat de Zénerdiode een drain-diode van een veldeffekttransistor omvat.

7. Geheugenschakeling volgens conclusie 6, gekenmerkt, doordat de veldeffekttransistor is uitgevoerd met een ringvormige stuurelektrode.

58. Geïntegreerde geheugenschakeling volgens één der conclusies 2 tot en met 7, waarbij de generator de flankregelaar omvat, gekenmerkt, doordat één van de genoemde stroombronnen in de flankregelaar stuurbaar is door de betreffende detektor, waarvan een detektoruitgang is aangesloten op de betreffende stuuraansluiting, welke 10 detektor een verdere cascodeschakeling omvat met een tussen het eerste voedingspunt en de detektoruitgang aangesloten vierde stroombron en een tussen de detektoruitgang en een punt met daarop de programmeerspanning aangebrachte kapaciteit.

9. Geïntegreerde geheugenschakeling volgens conclusie 8, 15 gekenmerkt, doordat tussen de detektoruitgang van de verdere cascodeschakeling en de kapaciteit een stroomgeleidingspad van een oplaadveldeffekttransistor is aangebracht, waarvan een stuurelektrode op het eerste voedingspunt en een substraataansluiting op het tweede voedingspunt is aangesloten.

10. Geïntegreerde geheugenschakeling volgens conclusie 9, gekenmerkt, doordat een diode aan een anodezijde verbonden is met een verbindingspunt tussen de kapaciteit en de oplaadtransistor en aan een kathodezijde met één van de voedingspunten.

11. Geïntegreerde geheugenschakeling volgens één der 25 conclusies 2 tot en met 10, gekenmerkt, doordat in de minstens éne regelaar de eerste stroombron tussen het eerste voedingspunt en het knooppunt een stroomgeleidingspad van een eerste veldeffekttransistor van het eerste geleidingstype omvat, waarvan een stuurelektrode de eerste stuuraansluiting vormt, en de tweede stroombron tussen het 30 knooppunt en het tweede voedingspunt een stroomgeleidingspad van een tweede veldeffekttransistor van het tweede geleidingstype omvat, welke tweede veldeffekttransistor samen met een referentie-veldeffekttransistor een stroomspiegel vormt, waarbij de referentie-veldeffekttransistor een referentiestroom geleidt.

12. Geïntegreerde geheugenschakeling volgens één der conclusies 4 tot en met 11, gekenmerkt, doordat de stroombron in de genoemde cascodeschakeling een derde veldeffekttransistor van een eerste .880 0287. t % PHN 12.427 10 geleidingstype omvat, met een stroomgeleidingspad aangesloten tussen het eerste voedingspunt en de uitgang van de genoemde cascodeschakeling, welke derde veldeffekttransistor met een verdere referentietransistor een stroomspiegel vormt, waarbij de verdere referentietransistor een 5 verdere referentiestroom geleidt.

13. Generator voor het opwekken van een spanning, geschikt voor gebruik in een geheugenschakeling volgens één der voorgaande conclusies.

14. Regelaar, voor het begrenzen van een spanningsverloop 10 geschikt voor gebruik in een generator volgens conclusie 13.

15. Diode-element omvattende een drain-diode van een veldeffekttransistor met een ringvormige stuurelektrode. .8800287