NL8801058A - Instelspanningbron. - Google Patents

Description

* 4 883029/Ti/MB >

Korte aanduiding: Instelspanningbron.

De uitvinding heeft betrekking op een keten voor het opwekken van een omkeerinstelspanning, op te nemen in een halfgeleidergeheugeninrichting voor het leveren van een omkeerinstelspanning aan het halfgeleidersubstraat.

5 Een recente halfgeleidergeheugeninrichting is uitgevoerd met een op de chip aangebrachte instelspanningbron van een instelling in omkearrichting teneinde de werking ervan te verbeteren en het aantal aansluitpennen te verkleinen. De werking van een 10 halfgeleidergeheugeninrichting gevormd in een P-type halfgeleidersubstraat kan worden verbeterd door het aanleggen van een negatieve spanning (gewoonlijk minder dan -2 volt) aan het halfgeleidersubstraat waardoor de drempelspanning van een n-kanaal MOS transistor gevormd, in het substraat 15 kan worden gestabiliseerd, met niet alleen een toename van de werksnelheid doch ook een afname van de lekstroom als gevolg van een afname van de overgangscapaciteit.

Genoemde verbetering der werking zal slechts worden bereikt in het geval wanneer bij een variatie der voe-20 dingspanning deze instelspanning op een bepaalde waarde blijft. In feite varieert de voedingsspanning geleverd door de uitwendinge voedingbron voor de halfgeleidergeheugeninrichting regelmatig als gevolg van de onstabiele werking daarvan en het optreden van ruis. Door de variatie van deze 25 voedingspanning heeft deze instelspanningbron een doorslaggevende invloed op de op de chip aanwezige halfgelei-derketen. Wanneer de instelspanning over een aanzienlijke waarde daalt als gevolg van een variatie van de voedingspanning zal de instelspanning over de N+/P 30 overgang in een substraat toenemen waardoor gemakkelijk doorslag in omkeerrichting kan optreden. Wanneer de tegeninstelspanning stijgt tot boven het niveau van de massaspanning zullen de overgangsgebieden in geleidende zin worden ingesteld waardoor de halfgeleidergeheugeninrichting 35 niet meer goed werkt.

. 880 1 05 8 2 %

De uitvinding beoogt een verbeterde instelspanning-bron te verschaffen die het mogelijk maakt de instel-spanning vast te leggen op een gewenst spanningniveau.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat 5 deze bron omvat: een oscillator voor het opwekken van een kanteelvormige wisselspanning met een voorafbepaalde frequentie; een bufferketen verbonden met de uitgang van genoemde oscillator voor het bufferen van de uitgangspanning van 10 deze oscillator tot een kanteelvormige wisselspanning met het niveau van de voedingspanning; een ladingpompketen voor het leveren van een omkeer-instelspanning uitgaande van het uitgangsignaal van genoemde bufferketen en 15 een klemketen parallel verbonden tussen de uitgang van genoemde ladingpompketen en het massaniveau voor het bij variaties van de voedingspanning houden van de omkeer-instelspanning in een voorafbepaald bereik.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van de 20 tekening. Hierin is: figuur 1 het schema van een instelspanningbron volgens de uitvinding en figuur 2A t/m 2C een afbeelding van golfvormen optredend in essentiële delen van de keten volgens figuur 1. 25 Een instelspanningbron volgens figuur 1 en uitgevoerd volgens de uitvinding omvat een oscillator 10 met een ringoscillator bestaande uit de gebruikelijke invertors of Schmitt-trekkerketens en poorten voor het opwekken van een kanteelvormige spanning, een bufferketen 30 20 voor het bufferen van de kanteelspanning van de oscillator 10 in een kanteelvormige spanning met een amplitude welke wisselt tussen de voedingspanning Vcc en de massaspanning Vss uitgaande van de uitgangspanning van genoemde generator, een ladingpompketen 30 met een 35 condensator 1 en MOS transistoren 2 en 3 voor het leveren van een tegeninstelspanning uitgaande van het uitgang- .8801058 sm s 3 signaal van de bufferketen, en een klemketen 40 met MOS transistoren (4a/ 4b ..., en 5a ...) waaraan wordt toegevoerd het uitgangsignaal van de ladingpompketen voor het blokkeren van een overspanningdeel en een onderspanning-5 deel bij de variatie van de tegeninstelspanning afhankelijk van de variatie van de voedingspanning Vcc.

De frequentie van de kanteelvormige uitgangspanning van de oscillator 10 is in het algemeen 3 tot 12 MHz en de werk-rustverhouding is "1". Voor de ladingpompketen 30 10 wordt een MOS condensator 1 gebruikt met een grote capaciteit waarvan één aansluiting is verbonden met de uitgang van de bufferketen 20 en de andere aansluiting is verbonden met het knooppunt 14. Met het knooppunt 14 zijn verbonden de afvoer en de poort van een N-type MOS transistor 2, en 15 de massaspanning Vss (bijvoorbeeld nul volt) ligt aan de bron van deze transistor. Een knooppunt 15 is verbonden met een poort van een N-type MOS transistor 3 en de afvoer-bronovergang daarvan ligt in serie tussen de knooppunten 14 en 15. MOS transistoren 4af 4b ... met hun poorten en 20 bronnen zijn in serie verbonden tussen het knooppunt 15 en de aardspanning Vss, en MOS transistoren 5a ..., zijn met hun respectievelijk afvoeren en poorten parallel geschakeld aan de transistoren 4a, 4b...

De werking van de tegeninstelspanningbron volgens 25 figuur 1 is als volgt. Het uitgangskanteelsignaal van de oscillator 10 wordt gevormd tot een kanteelsignaal met het niveau van de voedingspanning Vcc en de massaspanning Vss door de bufferketen 20. De MOS condensator 1 ontvangt dit kanteelsignaal via een uitgangsverbinding 12. De ingangs-30 aansluiting van genoemde MOS condensator 1 kan zodanig zijn dat bron en afvoer zijn doorverbonden, zodat de uitgangs-aansluiting van de MOS condensator 1 de poortelektrode wordt die is verbonden met het knooppunt 4. Tijdens de stijgflank van het kanteelsignaal dat wordt aangelegd aan 35 de ingangsaansluiting van de condensator 1 laadt de spanning Vcc de condensator 1 en is de transistor 2 . 880 1 05 8 * 4 geleidend. Wanneer de daalflank van het kanteelsignaal aanwezig is aan de ingang van de condensator 1 via de verbinding 12 wordt de spanning op het knooppunt 14 verbonden met de uitgang van de condensator 1 negatief en 5 wordt de transistor 2 geblokkeerd. Op dit moment wordt, wanneer de spanning van het knooppunt 15 verbonden met de poort van de transistor 3 hoger wordt dan de negatieve spanning op het knooppunt 14 over een waarde gelijk aan de drempelspanning van de transistor 3 deze transistor 10 geleidend. De negatieve lading wordt overgedragen van het knooppunt 14 naar het knooppunt 15 via de transistor 3 en de instelspanning VBB wordt negatief. Wanneer de spanning op het knooppunt 14 over een waarde gelijk aan de drempelspanning lager wordt dan die op het knooppunt 15 15 blokkeert de transistor 3. Aldus zal de instelspanning op het knooppunt 15 de oorspronkelijke waarde van de tegeninstelspanning houden zodat op een halfgeleidersub-straat een stabiele instelspanning ter beschikking staat.

20 Figuur 2A toont dat, wanneer de voedingspanning Vcc plotseling daalt tot een lager niveau Vcc' de spanning op het knooppunt 14 tijdens de daalflank 41 verder afneemt tot een negatief niveau en de transistor 3 geleidend wordt. De instelspanning op het uitgangsknooppunt 15 daalt verder 25 naar een negatief niveau op de wijze zoals aangegeven voor de negatief gaande naaldspanning 42 volgens figuur 2B. Wanneer de voedingspanning stabiliseert op de spanning Vcc' als aangegeven in figuur 2A zal de instelspanning stabiliseren op de spanning VBB' zoals aangegeven met 30 het golfvormig gedeelte 48 in figuur 2B. De instelspanning neemt dus toe over een waarde gelijk aan de daling in de voedingspanning en stabiliseert.

Wanneer de voedingspanning terugkomt naar het spanningniveau Vcc zal de instelspanning tijdelijk toenemen zoals 35 aangegeven met de naald 44 in figuur 2B en dan terugkeren naar het spanningniveau VBB. De spanning op het knooppunt .8801058 <ί r / 5 15 wordt/ zoals figuur 2B toont, vastgelegd volgens een golfvormgedeelte 45 aangegeven in figuur 2C door de werking van een reeks transistoren 4a, 4b ... tussen het knooppunt 15 en de massaspanning Vss. Aannemend dat de drempelspanning der 5 transisistoren 4a, 4b gelijk is aan VT en het aantal transistoren in serie gelijk is aan K zal deze klemspanning de waarde KVT hebben.

De transistoren 5a, ... in serie opgenomen tussen het knooppunt 15 en de aardspanning Vss voorkomen dat het 10 spanningniveau VBB verder toeneemt dan een vast bereik, zoals aangegeven met het golfvormgedeelte 46 in figuur 2C.

Hoewel de voedingspanning varieert wordt aldus de instel-spanning altijd binnen een vast bereik gehouden. Daar de spanningbron voor de tegeninstelspanning volgens de uitvinding 15 voorkomt dat doorslag in omkeerrichting optreedt als gevolg van een negatieve signaalpiek 42, en ook doorslag in de geleidende richting, veroorzaakt door een positieve signaalpiek 44, optredend in een overgangsoppervlak van een halfgeleiderinrichting voorkomt is een stabiele werking mogelijk.

.8801058

Claims (1)

1. Keten voor het opwekken van een omkeerinstelspanning, op te nemen in een halfgeleidergeheugeninrichting voor het leveren van een omkeerinstelspanning aan het halfgeleider-substraat, met het kenmerk, dat deze keten omvat: 5 een oscillator voor het opwekken van een kanteel vormige wisselspanning met een voorafbepaalde frequentie; een bufferketen verbonden met de uitgang van genoemde oscillator voor het bufferen van de uitgangspanning van deze oscillator tot een kanteelvormige wisselspanning met 10 het niveau van de voedingspanning; een ladingpompketen voor het leveren van een omkeerinstelspanning uitgaande van het uitgangsignaal van genoemde bufferketen en een klemketen parallel verbonden tussen de uitgang 15 van genoemde ladingpompketen en het massaniveau voor het bij variaties van de voedingspanning houden van de omkeerinstelspanning in een voorafbepaald bereik. .8801056