SU1406771A1 - Устройство дл последовательного включени источников питани в МДП интегральных схемах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной и вычислительной технике. Цель изобретени  - стабилизаци  заданного порога включени  при увеличении урорн  коммутируемого напр жени . Устройство содержит пороговый элемент I, состо щий из четного числа транзисторных цепочек 7. Введение делител  2 напр жени , нагрузочного элемента 3, инверторов Д и 5 и образование новых функциональных св зей увеличивает диапазон рабочих напр жений , повышает чувствительность порога переключени  и устран ет вли ние разброса конструктивных и технологических факторов элементов интегральной схемы устройства. 2 ил. с

Description

Фис. /

Изобретение относитс  к импульсной и вычислительной технике и может быть использовано в составе МДП интегральных схем с несколькими источниками питани , в частности в электрически стираемых ППЗУ в качестве переключающего устройства, обеспечивающего заданную последовательность подключени  источников к внутренним узлам схемы.

Целью изобретени   вл етс  стабилизаци  заданного порога включени  при увеличении уровн  коммутируемого напр жени  за счет увеличени  диапазона рабочих напр жений, повышени  чувствительности порога переключени  и устранени  вли ни  разброса конструктивных и технологических факторов элементов интегральной схемы устройства .

Цель достигаетс  путем введени  делител  напр жени , нагрузочного элемента и двух инверторов, которые совместно с пороговым элементом формируют управл ющие сигналы с высокой стабильностью точки срабатывани  дл  переключени  введенного дополнительного переключател  высоковольтного источника напр жени , осуществл ющего включение по превьшению минимально Допустимого значени  напр жени  и отключение по понижению ниже минимального допустимого значени .

На фиг,1 изображена принципиальна  схема устройства; на фиг,2 - временные диаграммы напр жений в основных узлах схемы.

Устройство содержит пороговый эле- ент 1 , делитель 2 напр жени , нагрузочный элемент 3, первый 4 и второй 5 инверторы, переключатель 6. Пороговый эле мент 1 состоит из четного числа транзисторных цепочек 7, кажда  из которых содержит последовательно соеднне11ные транзисторы 8 и

9соответственно первого типа - со встроенным каналом и второго типа с индуцированным каналом. Транзисторные цепочки 7 включены между шиной

10питани  порогового элемента и общей шиной I1 устройства. Транзисторные цепочки 7 включены по каскадной схеме, причем точка соединени  транзисторов последней транзисторной цепочки  вл етс  выходом 12 порогового элемента 1,

Клемма 13 первого - низковольтного источника напр жени , соединена

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

с затворами транзисторов 8 первого типа четных транзисторных цепочек, а затворы тех же транзисторов нечетных транзисторных цепочек подключены к общей шине 11 устройства.

Делитель 2 напр жени  вьтолнен в виде цепочки п ти транзисторов 14 - 18 первого типа, транзистора 19 второго типа и конденсатор 20. Делитель 2 напр жени  включен между шиной 21 второго высоковольтного источника питани  и общей шиной 11 устройства. Выходом 22 делител  2 напр жени   вл етс  точка соединени  затвора и источника третьего транзистора 16 цепочки, затвора и стока четвертого транзистора 17 цепочки, стока транзистора 19 второго типа и первой обкладки конденсатора 20, который выполнен в виде МДП транзисторной структуры. Затворы и истоки остальных транзисторов первого типа цепочки объединены.

Нагрузочный элемент 3 состоит из трех транзисторов 23-25 первого типа , включенных последовательно между шиной 21 второго источника питани  и шиной 10 питани  порогового элемента . Затвор третьего транзистора 25 первого типа соединен с выходом 22 делител  2 напр жени , а затворы других транзисторов 23 и 24 соединены с истоками.

Первый 4 и второй 5 инверторы состо т из трех транзисторов 26-28 и 29-31 первого типа и одного транзистора 32 и 33 второго типа соответственно . Транзисторы инверторов соединены последовательно и включены между шиной второго источника 21 питани  и общей шиной 11 устройства.

Затворы транзисторов 32 и 33 второго типа первого 4 и второго 5 инверторов подключены соответственно к выходу 12 порогового элемента 1 и точке соединени  стока транзистора 32 второго типа и истока третьего транзистора 28 первого типа первого инвертора. С этой точкой соединена также дополнительна  выходна  клемма 34 устройства Блокировка работы. Затворы третьих транзисторов 28 и 31 первого типа обоих инверторов соединены с выходом 22 делител  2 напр жени , а затворы первых 26 и 29 и вторых 27 и 30 транзисторов первого типа инвер7б)ров 4 и 5 соединены с истоками .

21

Переключатель 6 состоит из двух транзисторов 35 и 36 первого типа, которые включены между собой последовательно между шиной 21 второго источника питани  и выходной клеммой 37 устройства. При этом затворы этих транзисторов подключены соответственно к истокам первого 29 и второго ЗгО транзисторов первого типа второго инвертора 5.

На фиг.2 указанные позиции соответствуют напр жени м в следующих узлах схемы устройства: 38 - на гаине 21 второго источника питани , 39 - на клемме 13 первого источника напр жени , 40 - на шине 10 питани  порогового элемента I, 41 - на выходе 22 делител  2 напр жени , 42 - на выходе 12 порогового элемента 1, 43 - на дополнительной выходной клемме 34 устройства, 44 - на выходной клемме 37 устройства.

Устройство работает следующим об- разом.

Когда в исходном состо нии (t, О, фиг.2) первый - низковольтный источник питани , находитс  во включенном состо нии (на клемме 13 поло- жительное напр жение, например 5 в), а источник высоковольтного напр жени  выключен (на шине 21 второго источника питани  нулевое напр жение)| напр жение на выходной клемме 37 устройства также отсутствует.

При возрастании потенциала второго высоковольтного источника питани  до номинального значени  на затворе транзистора 1 9 за счет делени  напр же- ни  на п ти последовательно включенных транзисторах 14-18 образуетс  потенциал , близкий к назначению порогового напр жени  транзистора второго типа. При этом транзистор 19 находит с  в предгюроговой области, т.е. в проводимости не участвует. Наличие двух транзисторов 14 и 15, ограничУ - вающих ток, протекающий через делитель 2 напр жени , позвол ет полу- чить на выходе 22 этого делител  напр жение , близкое к напр жению низковольтного источника питани , а также получить напр жение между электродами каждг,го из транзисторов 14 и 15 близкое к половине общего падени  напр жени  на этих транзисторах, что  вл етс  фактором, гарантирующим надежную работу МЛП-транзисторов в

0

5

5

О

0 g п g

5

71

диапазоне напр жени  питани  высоковольтного источника равного, например ,21В.

При превышении напр жением второ- го - высоковольтного источника питани , значени  порогового напр жени  МДП-транзисторов во внутренних точках устройства начинает происходить процесс отработки логических уровней и в момент tj устанавливаютс  уровни потенциалов, обеспечивающие выполнение устройством своих функций. В момент времени t напр жение на высоковольтном источнике питани  уже превь Лиает напр жение низковольтного источника питани , и дальнейшее увеличение напр жени  на высоковольтном источнике питани  - шине 21, приво, дит к увеличению потенциала на выходной клемме 37 устройства, поскольку на выходе 12 порогового элемента 1 потенциал находитс  на единичном уровне и возрастает, отслежива  возрастание высоковольтного питани .

Рассмотрим работу устройства при выбросах на источнике высоковольтного напр жени . Пусть, начина  с времени t J. , напр жение превышает допустимое значение. Это приводит к пре- вьпцению потенциала затвора транзистора 19 над пороговым напр жением и к стабилизации напр женл  на выходе делител  2 напр жени . Включение затвора транзистора 17 на свой сток приводит к повышению коэффициента стабилизации за счет нелинейной характеристики транзистора 17, более резкому возрастанию проводимости при повыпечии напр жени  и, следовательно , к большему падению напр жени  на токостабилизируюием транзисторе 18. Включение конденсатора 20 позвол ет понизить дифференциальное сопротивление и отфильтровать потенциал на выходе 22 делител  2 напр жени  от всплесков напр жени  с крутыми фронтами.

Рассмотрим работу устройства при понижении источника низковольтного напр жени  (момент времени t, ). Геометрические размеры транзисторов 8 первого типа порогового элемента выбираютс  такими, чтобы равенство токов транзисторных цепочек 7 достигалось при равенстве напр жени  на низковольтном источнике значению минимально допустимому. Тогда уменьшение напр жени  ниже минимально

допустимого на величину чувствительности последовательно включенных цепочек приводит к по влению на выходе 12 порогового элемента уровн  О.

Таким образом, при незначительном отклонении источника низковольтного напр жени  ниже значени  минимально допустимого навеличину 80 - 120 мВ за счет последовательного усилени  потенциалов на затворах транзисторов 9 на выходе 12 формируетс  полньш перепад напр жени , достаточный дл  срабатывани  первого инвертора А.

Второй инвертор 5 обеспечивает формирование управл ющих сигналов с необходимыми уровн ми, обеспечиваю- Р1ИМИ полное открытие транзисторов 35 и 36 переключател  6 при наличии напр жени  на низковольтном источнике питани , а также отключение нагрузки от высоковольтного источника напр жейи .

Таким образом, предлагаемое устройство производит переключение высоковольтного источника напр жени  (включение по превышению напр жени  минимально допустимого значени  и отключение по понижению ниже минимально допустимого) с высокой стабильностью точки переключени  и обладает высокой надежностью к броскам высоковольтного напр жени  и большой величиной переключаемого напр жени .

Порог включени  можно устанавливать на любую величину путем изменени  крутизны транзисторов в транзисторных цепочках 7. Величина зоны срабатывани  зависит от общего коэффициента усилени  цепочек 7 в зоне срабатывани . Чувствительность устройства , т.е. величина зоны срабатывани , разница между напр жением включени  и отключени  может быть существенно уменьшена путем увеличени  числа каскадно включенных транзисторных цепочек 7.

Claims (1)

1. Формула и зоб,ре тени 

   Устройство дл  последовательного включени  источников питани  в МДП интегральных схемах, содержащее пороговый элемент, состо щий из четного числа транзисторных цепочек, кажда  из которых содержит транзистор первого типа со встроенным каналом и транзистор второго типа с индуци067716

   рованным каналом, стоки транзисторов первого типа транзисторных цепочек объединены и подключены к шине питани  порогового элемента, а истоки транзисторов второго типа подключены к общей шине, затворы транзисторов первого типа нечетных транзисторных цепочек объединены, а затворы тран10 зисторов первого типа четных транзисторных цепочек подключе ы к клемме первого источника питани , затворы транзисторов второго типа всех транзисторных цепочек, за исключением

   15 первой, подключены к стоку транзистора второго типа предыдущей транзисторной цепочки, затвор и сток транзистора второго типа первой транзисторной цепочки объединены, сток тран20 зистора второго типа последней транзисторной цепочки  вл етс  выходом порогового элемента, отличаю- щ е е с   тем, что, с целью стабилизации заданного порога включени  при

   25 увеличении уровн  коммутируемого напр жени , в устройство дополнительно .введен нагрузочный элемент, делитель напр жени , два инвертора и переключатель , причем нагрузочный элемент

   30 состоит из трех транзисторов первого типа, которые включены между собой последовательно между шиной второго источника питани  и шиной питани  порогового элемента, затворы пер2g вого и второго транзисторов первого типа нагрузочного элемента соединены с истоками тех же транзисторов, а затвор третьего, исток которого подключен к шине питани  порогового

   40 элемента, - с выходом делител  напр жени , которой выполнен в виде цепочки из п ти транзисторов первого типа, соединенных последовательно и включенных между шиной второго источника

   45 питани  и общей шиной устройства, конденсатора и транзистора второго типа, которые включены параллельно между точкой соединени  третьего и четве)того транзисторов цепочки,

   50  вл ющейс  выходом делител  напр жени , и общей шиной устройства, причем затвор транзистора второго типа делител  напр жени  соединен с об- щей точкой четвертого транзистора

   55 цепочки, затвор и сток которого объединены , и п того транзистора той же цепочки, причем затворы и истоки у первого, второго, третьего и п того транзисторов цепочки объединены, а

   каждый из инверторов состоит из трех транзисторов первого типа и одного транзистора второго типа, которые соединены между собой последовательно и включены между шиной второго источника питани  и общей шиной устройства , причем затворы транзисторов второго типа первого и второго инвертипа в каждом инверторе соответствен но объединены, переключатель состоит из двух транзисторов первого типа , которые включены последовательно

   между шиной второго источника питани  и выходной клеммой устройства, причем затворы этих транзисторов подключены соответственно к исто- торов Подключены соответственно к вы- ю кам первого и второго транзисторов ходу порогового элемента и к допол- первого типа второго инвертора, тран нительной выходной клемме устройства, зисторы первого и второго типов в котора  соединена также со стоком каждой транзисторной цепочке порого- транзистора второго типа первого ин- вого элемента соединены последова- вертора, истоки транзисторов второго 15 тельно, причем точка соединени  ука- типа обоих инверторов соединены с об- занньЬс транзисторов последней цепоч- щей шиной устройства, затворы третьих транзисторов первого типа обоих инверторов соединены с выходом делител  напр жени , а затворы истоки пер- 20 зисторных цепочек порогового элемен- вых и вторых транзисторов первого та подключены к обшей шине устройства .

   ки порогового элемента  вл етс  его выходом, а объединенные затворы транзисторов первого типа нечетных трантипа в каждом инверторе соответственно объединены, переключатель состоит из двух транзисторов первого типа , которые включены последовательно

   между шиной второго источника питани  и выходной клеммой устройства, причем затворы этих транзисторов подключены соответственно к исто- кам первого и второго транзисторов первого типа второго инвертора, тран зисторы первого и второго типов в каждой транзисторной цепочке порого- вого элемента соединены последова- тельно, причем точка соединени  ука- занньЬс транзисторов последней цепоч- зисторных цепочек порогового элемен- та подключены к обшей шине устройства .

   ки порогового элемента  вл етс  его выходом, а объединенные затворы транзисторов первого типа нечетных тран