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Die Erfindung betrifft eine hochintegrierte Schaltung, und
insbesondere eine Untersetzungsschaltung, die in die
hochintegrierte Schaltung eingebaut ist.
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Halbleiterhersteller haben Aufwendungen unternommen, um
Komponententransistoren, die auf einem einzelnen
Halbleiterchip integriert sind, zu miniaturisieren, und
hochintegrierte Schaltungen werden aus extrem klein bemessenen
Feldeffekttransistoren mit einer Kanallänge in der
Größenordnung von 0,5 um (Mikron) hergestellt. Je kürzer die
Kanallänge ist, desto dünner ist der Gateoxidfilm. Ein extrem
dünner Gateoxidfilm kann sehr leicht durch einen
Versorgungsspannungspegel beschädigt werden, und die
Hochintegration leidet an geringer Zuverlässigkeit.
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Ein Lösungsweg zur Verbesserung der Zuverlässigkeit liegt
in der Schaffung einer Untersetzungseinheit zur Erzeugung
einer internen Versorgungsspannung, die geringer als die
externe Versorgungsspannung ist, und Fig. 1 zeigt ein
typisches Beispiel der Untersetzungseinheit, die in eine
hochintegrierte Schaltung eingebaut ist.
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Die bekannte Untersetzungseinheit umfaßt im wesentlichen
eine Bezugssignal-Erzeugungseinheit 1 und eine erste und
eine zweite Spannungsregeleinheit 2 und 3. Eine externe
Versorgungsspannung Vext wird der ersten und der zweiten
Spannungsregeleinheit 2 und 3 zugeführt, und die externe
Versorgungsspannung Vext liegt im Bereich von 3 Volt bis 7
Volt, abhängig von der hochintegrierten Schaltung, die mit
der bekannten Untersetzungseinheit versehen ist. Die
Bezugssignal-Erzeugungseinheit 1 erzeugt ein Bezugssignal
REF, und das Bezugssignal REF ist zu jeder Zeit
hinsichtlich des Spannungspegels konstant, wie im folgenden
Abschnitt beschrieben wird. Der konstante Spannungspegel
hängt ab von der Dicke des dünnen Gateoxidfilms der
Komponenten-Feldeffekttransistoren und wird auf einen kritischen
Pegel Vc eingestellt, der die dünnen Gateoxidfilme kaum
beschädigen kann. Der konstante Spannungspegel liegt
normalerweise im Bereich von 3,3 Volt bis 4 Volt. Der
Leistungsverbrauch der Bezugssignal-Erzeugungseinheit 1 ist
bezüglich der ersten und zweiten Versorgungsregelschaltungen 2
und 3 vernachläßigbar.
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Fig. 2 zeigt das Bezugssignal REF in Termen der externen
Versorgungsspannung Vext, und die Darstellung A steht für
das Bezugssignal REF. Unterbrochene Linien zeigen das
lineare Ansteigen des externen Spannungspegels Vext. Der
Spannungspegels des Bezugssignals REF steigt zusammen mit
dem externen Spannungspegel Vext, soweit wie die
Versorgungsspannung Vext deutlich geringer ist als der kritische
Pegel Vc. Falls jedoch die externe Versorgungsspannung Vext
nahe an den kritischen Wert Vc wächst, trennt sich der
Graph A allmählich von der unterbrochenen Linie. Falls der
externe Versorgungsspannungspegel Vext den kritischen Wert
Vc überschreitet, ist das Bezugssignal REF auf dem
kritschen Pegel Vc gesättigt.
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Zurückschauend zu Fig. 1 umfaßt die erste
Spannungsregelschaltung 2 einen Stromspiegelverstärker mit zwei
Reihenschaltungen aus p-Kanal-Feldeffekttransistoren Qp1 und Qp2,
n-Kanal-Feldeffekttransistoren Qn3 und Qn4, die parallel
zwischen die Quelle der externen Versorgungsspannung Vext
und einen gemeinsamen Knoten N1 geschäitet sind, und einen
n-Kanal-Feldeffekttransistor Qns, der zwischen den
gemeinsamen Knoten N1 und einen Masseknoten geschaltet ist. Das
Bezugssignal REF wird der Gateelektrode des
n-Kanal-Feldeffekttransistors Qn3 zugeführt, und eine interne
Versorgungsleitung INT ist mit der Gateelektrode des n-Kanal-
Feldeffekttransistors Qn4 verbunden. Die interne
Versorgungsleitung INT verteilt eine interne Versorgungsspannung
Vint auf die Komponenten-Feldeffekttransistoren mit den
jeweiligen dünnen Gateoxidefilmen. Der gemeinsame Drainknoten
in zwei der Feldeffekttransistoren Qp2 und Qn4 ist mit den
Gateelektroden der p-Kanal-Feldeffekttransistoren Qp1 und
Qp2 verbunden, und der gemeinsame Drainknoten N3 der
Feldeffekttransistoren Qp1 und Qn3 ist mit der Gateelektrode
des p-Kanal-Feldeffekttransistors Qp6, der zwischen die
Quelle externer Versorgungsspannung Vext und die interne
Versorgungsspannungsleitung INT geschaltet ist, verbunden.
Alle Feldeffekttransistoren Qp1 bis Qp6 der ersten
Versorgungsspannungsregeleinheit 2 haben Gateoxidfilme, die dick
genug sind, der externen Versorgungsspannung Vext zu
widerstehen.
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Die erste Spannungsregeleinheit 2, die derart aufgebaut
ist, reguliert die intere Versorgungsspannung Vint. Da im
einzelnen die Gateelektrode des
n-Kanal-Feldeffekttransistors Qn5 mit der externen Versorgungsspannung Vext
versorgt wird, ermöglicht es der n-Kanal-Feldeffekttransistor
Qn5 einem Strom, während der gesamten Zeit zu passieren.
Der Strom der Quelle externer Versorgungsspannung Vext
spaltet sich gleichmäßig in zwei Zweigströme auf, die durch
die p-Kanal-Transistoren Qp1 und Qp2 fließen, sofern die
interne Versorgungsspannung Vint mit dem kritischen Pegel
Vc des Bezugssignals REF ausgeglichen ist. Der p-Kanal-
Feldeffekttransistor Qp1 liefert einen Widerstand gegen den
Zweistrom und der Spannungspegel am gemeinsamen Drainknoten
N3 ist um den Schwellwertpegel Vth des
p-Kanal-Feldeffekttransistors
Qp1 geringer als der externe
Spannungspegel Vext.
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Falls der Verbrauch der internen Versorgungsspannung Vint
erhöht wird, wird der interne Versorgungsspannungspegel
Vint vermindert, und dementsprechend nimmt die
Kanalleitfähigkeit des n-Kanal-Feldeffekttransistors Qn4 ab. Dies
führt dazu, daß der Spannungspegel am gemeinsamen
Drainknoten N2 ansteigt, und bei beiden
p-Kanal-Feldeffekttransistoren Qp1 und Qp2 nimmt die jeweilige Kanalleitfähigkeit
ab. Die p-Kanal-Feldeffekttransistoren Qp1 und Qp2
beschränken jeweils die Zweigströme und der Spannungspegel am
gemeinsamen Drainknoten N3 sinkt. Der auf diese Weise
abgesunkene Spannungspegel am gemeinsamen Drainknoten N3 wird
an die Gateelektrode des p-Kanal-Feldeffekttransistors Qp6
weitergegeben und ermöglicht es dem
p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp6, Strom an die interne
Spannungsversorgungsleitung INT abzugeben. Der interne Versorgungsspannungspegel
Vint wird dann auf den vorherigen Pegel zurückentwickelt,
der mit dem Spannungspegel Vc des Eezugssignals REF
ausgeglichen ist.
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Falls der Verbrauch der internen Versorgungsspannung Vint
abnimmt und dementsprechend der interne
Versorgungsspannungspegel Vint ansteigt, steigt die Kanalleitfähigkeit des
n-Kanal-Feldeffekttransistors Qn4, und der Spannungspegel
am gemeinsamen Drainknoten N2 sinkt ab. Der so abgesenkte
Spannungspegel am gemeinsamen Drainknoten N2 ermöglicht es,
daß die Kanalleitfähigkeiten der
p-Kanal-Feldeffekttransistoren Qp1 und Qp2 ansteigen und dementsprechend die
Zweigströme. Dies führt dazu, daß der Spannungspegel am
gemeinsamen Drainknoten N3 ansteigt, und der
p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp6 vermindert den Strom zu der internen
Versorgungsspannungsleitung TNT. Anschließend wird der
interne Versorgungsspannungspegel Vint auf den vorhergehenden
Pegel abgesenkt, der mit dem Spannungspegel Vc des
Bezugssignals REF ausgeglichen ist.
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Die zweite Spannungsregeleinheit 3 hat einen ähnlichen
Schaltungsaufbau wie die erste Spannungsregeleinheit 2, mit
Ausnahme eines n-Kanal-Feldeffekttransistors Qn12 und eines
p-Kanal-Feldeffekttransistors Qp13. Bezugszeichen Qp7, QpB,
Qn9, Qn10, Qp11 bezeichnen
Komponenten-Feldeffekttransistoren, die den Feldeffekttransistoren Qp1 bis Qp6
entsprechen, und die Knoten N4 bis N6 entsprechen jeweils den
Knoten N1 bis N3. Alle Komponenten-Feldeffekttransistor Qp7
bis Qp13 widerstehen dem externen Versorgungsspannungspegel
Vext. Der n-Kanal-Feldeffekttransistor Qn12 ist zwischen
den gemeinsamen Knoten N4 und den Masseknoten geschaltet
und wird an seiner Gateelektrode mit einem
Chipauswahlsignal CS versorgt. Der p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp13
ist zwischen die Quelle externer Versorgungsspannung Vext
und den gemeinsamen Drainknoten N6 geschaltet und wird
durch das Chipauswahlsignal CS gegatet.
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Falls das Chipauswahlsignal CS auf einen aktiven
Hochspannungspegel geht, der so hoch ist wie der externe
Versorgungsspannungspegel Vext, schaltet der
n-Kanal-Feldeffekttransistor Qn12 ein, und der
p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp13 schaltet aus. Anschließend verhält sich die
zweite Spannungsregeleinheit 3 ähnlich wie die erste
Spannungsregeleinheit 2. Falls jedoch das Chipauswahlsignal CS
auf einem inaktiven niedrigen Spannungspegel bleibt,
schaltet der n-Kanal-Feldeffekttransistor Qn12 aus, um den aus
den Feldeffekttransistoren Qp7 bis Qn10 bestehenden
Stromspiegelverstärker zu deaktivieren. Das Chipauswahlsignal CS
des niedrigen Spannungspegels erlaubt es dem
p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp13 einzuschalten, um den externen
Versorgungsspannungspegel Vext an die Gateelektrode des
p-Kanal-Feldeffekttransistors Qp11 zu liefern. Mit dem externen
Versorgungsspannungspegel Vext wird der
p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp11
ausgeschaltet, und die zweite
Spannungsregeleinheit 3 wird sicher mit dem Chipauswahlsignal
CS auf niedrigem Spannungspegel deaktiviert.
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Auf diese Weise nimmt nur die erste Spannungsregeleinheit 2
an der Spannungsregulierung im Nichtauswahlzustand oder im
Bereitschaftszustand teil, jedoch regulieren sowohl die
erste als auch die zweite Spannungsregeleinheit 2 und 3 den
internen Versorgungsspannungspegel Vint auf den
Spannungspegel des Bezugssignals REF im ausgewählten Zustand oder
einem Aktivmodus. Die Komponententransistoren Qp1 bis Qp6
der ersten Spannungsregeleinheit 2 haben eine geringere
Größe als die der zweiten Spannungsregeleinheit 3, und aus
diesem Grunde ist der Leistungsverbrauch im
Nichtauswahlzustand relativ klein. Die interne Leistungsversorgung ist
jedoch im Auswahlzustand groß genug, um die Funktionen der
hochintegrierten Schaltung zu unterstützen.
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Ein Problem ergibt sich dadurch, daß der Stromverbrauch im
Bereitschaftsmodus vergrößert ist im Vergleich mit einer
hochintegrierten Schaltung ohne jede
Untersetzungsschaltung. Wenn die hochintegrierte Schaltung, die in Fig. 1
dargestellt ist, in dem aktiven Modus ist, wird der
Leistungsverbrauch der hochintegrierten Schaltung als die
Summe der Leistungsverbräuche der ersten und der zweiten
Spannungsregeleinheit 2 und 3 und des Leistungsverbrauchs
der internen Schaltung, die mit der internen
Versorgungsspannungsleitung INT verbunden ist, abgeschätzt. Falls eine
hochintegrierte Schaltung nicht mit einer
Untersetzungsschaltung versehen ist, werden die Leistungsverbräuche der
ersten und der zweiten Spannungsregeleinheit 2 und 3 aus
dem Gesamtleistungsverbrauch gelöscht. Die
Leistungsverbräuche der ersten und der zweiten Spannungsregeleinheit 2
und 3 sind jedoch deutlich geringer als der
Leistungsverbrauch der internen Schaltung im aktiven Modus, und der
Gesamtleistungsverbrauch der hochintegrierten Schaltung, die
in Fig. 1 dargestellt ist, im wesentlichen so groß wie der
einer hochintegrierten Schaltung ohne eine
Untersetzungsschaltung.
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Falls andererseits die hochintegrierte Schaltung gemäß Fig.
1 in den Bereitschaftsmodus gelangt, wird der
Gesamtleistungsverbrauch als die Summe des Leistungsverbrauchs der
ersten Spannungsregeleinheit 2 und des Leistungsverbrauchs
der internen Schaltung abgeschätzt. Die interne Schaltung,
wie ein Speicherzellenfeld, verbraucht einen deutlich
geringeren Strom als im aktiven Modus, und der
Leistungsverbrauch der ersten Spannungsregeleinheit 2 kann nicht
ignoriert werden. Falls eine hochintegrierte Schaltung nicht
mit einer Untersetzungsschaltung ausgestattet ist, ist der
Leistungsverbrauch im Bereitschaftsmodus so klein wie der
für die interne Schaltung.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, kann der
Leistungsverbrauch der ersten Spannungsregeleinheit 2 im
Bereitschaftsmodus hinsichtlich des Gesamtleistungsverbrauchs nicht
ignoriert werden, und aus diesem Grunde leidet eine mit
einer Untersetzungsschaltung ausgestattete hochintegrierte
Schaltung an einem großen Leistungsverbrauch.
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Eine Untersetzungsschaltung entsprechend der oben
genannten, die die Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs 1
bildet, ist aus der EP-A-0 157 905 bekannt.
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Gemäß der US-A-4,691,123 kann eine Speichervorrichtung
zwischen einem Betriebsmodus oder Bereitschaftsmodus in
Abhängigkeit von einem Steuersignal geschaltet werden. Wenn das
Steuersignal den Bereitschaftsmodus anzeigt, wird eine
Spannungswandlerschaltung untätig, und die externe
Versorgungsquellenspannung wird direkt an eine interne Schaltung
geliefert. Wenn das Steuersignal den Betriebsmodus anzeigt,
senkt die Spannungswandlerschaltung die externe
Versorgungsquellenspannung
und liefert sie an die interne
Schaltung.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine
Untersetzungsschaltung zu schaffen, die den Leistungsverbrauch einer
integrierten Schaltung in einem Bereitschaftsmodus nicht
verschlechtert.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine erste
Spannungsregeleinheit zu inaktivieren, wenn eine externe
Versorgungsspannung auf einen vorgegebenen Pegel gesenkt wird,
und die oben genannte Aufgabe wird durch eine
Untersetzungsschaltung gelöst, die im Anspruch 1 definiert ist.
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Die Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen
Untersetzungsschaltung werden aus der folgenden Beschreibung in
Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich. Es
zeigen:
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Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm des Aufbaus der bekannten
Untersetzungsschaltung,
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Fig. 2 ein Graph des Spannungspegels eines Bezugssignals,
das in der bekannten Untersetzungsschaltung verwendet wird,
in Termen des Spannungspegels einer externen Versorgungs-
Spannung,
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Fig. 3 ein Schaltdiagramm des Aufbaus einer
hochintegrierten Schaltung, die mit einer Untersetzungsschaltung gemäß
der Erfindung ausgestattet ist,
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Fig. 4 einen Graphen der Ausgangscharakteristika der
Steuerschaltung gemäß Fig. 3 und
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Fig. 5 ein Schaltdiagramm des Aufbaus einer
Überwachungseinheit, die in einer weiteren Untersetzungsschaltung gemäß
der Erfindung eingefügt ist.
Erstes Ausführungsbeispiel
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Bezugnehmend auf Fig. 3 der Zeichnungen ist eine
hochintegrierte Schaltung, die mit einer erfindungsgemäßen
Untersetzungsschaltung versehen ist, auf einem einzelnen
Halbleiterchip 11 ausgebildet. Die hochintegrierte Schaltung
besteht aus einer Untersetzungsschaltung 12 und internen
Schaltungen einschließlich eines Speicherzellenfeldes 13a.
Die hochintegrierte Schaltung wird mit einer externen
Versorgungsspannung Vext und verschiedenen externen
Steuersignaien versorgt, und eines der externen Steuersignale ist
ein Chipauswahlsignal CS. Da nur das Chipauswahlsignal CS
direkt die Untersetzungsschaltung 12 betrifft, sind andere
externe Steuersignale in den Zeichnungen nicht dargestellt.
Die Untersetzungsschaltung 12 wird mit der externen
Versorgungsspannung Vext versorgt und erzeugt eine interne
Versorgungsspannung Vint, die auf einige der internen
Schaltungen 13 über eine interne Versorgungsspannungsleitung INT
verteilt wird.
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Die Untersetzungsschaltung 12 umfaßt im wesentlichen eine
erste und eine zweite Spannungsregeleinheit 12a und 12b,
eine Bezugssignal-Erzeugungseinheit 12c und eine
Überwachungseinheit 12d. Da die externe Versorgungsspannung Vext
der ersten und der zweiten Spannungsregeleinheit 12a und
12b, der Bezugssignal-Erzeugungseinheit 12c und der
Überwachungseinheit 12d zugeführt wird, haben die
Komponentenelemente dieser Einheiten 12a bis 12d Gateisolierfilme, die
dick genug sind, der externen Versorgungsspannung Vext zu
widerstehen. Die zweite Spannungsregeleinheit 12b und die
Bezugssignal-Erzeugungseinheit 12c haben ähnlichen Aufbau
wie die zweite Versorgungsregeleinheit 3 bzw. die
Bezugssignal-Erzeugungseinheit
1, und aus Gründen der Einfachheit
wird eine detaillierte Beschreibung unterlassen.
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Die Überwachungseinheit 12d umfaßt einen Spannungsteiler
12da, der zwischen die Quelle der externen
Versorgungsspannung Vext und einen Masseknoten geschaltet ist, einen
Spannungsdetektor 12db, der zwischen die Quelle der externen
Versorgungsspannung Vext und den Masseknoten geschaltet
ist, ein NOR-Tor 12dc und eine Inverterschaltung 12dd. Der
Spannungsteiler 12da ist durch eine Reihenschaltung von
Widerständen R11 und R12 gebildet, und eine Steuerspannung
CNT11 tritt an einem Knoten N11 auf. Der Spannungsdetektor
12db ist durch eine Reihenschaltung eines
p-Kanal-Feldeffekttransistors Qp21 und eines Widerstandes R12 gebildet
und ist abhängig von dem Steuersignal CNT11 derart, daß der
p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp12 abhängig von der
Steuerspannung CNT11 ein- bzw. ausschaltet. Ein
Überwachungssignal tritt am Drain des p-Kanal-Feldeffekttransistors
Qp21 auf.
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Da die Widerstände R11 und R12 extrem hohe Widerstandswerte
aufweisen, sind die sie passierenden Ströme
vernachlässigbar. In diesem Fall erfüllen die Widerstände R11 und R12
die folgende Beziehung:
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r12/ (r11+r12) = 3 - Vtp /3 ... Gleichung 1
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wobei r11 und r12 die Widerstandswerte der Widerstände R11
und R12 sind und Vtp der Schwellpegel des
p-Kanal-Feldeffekttransistors Qp21 ist. Die linke Seite der Gleichung 1
gibt die Steuerspannung CNT11 am Knoten N11 an. Falls die
externe Versorgungsspannung Vext nicht größer ist als 3
Volt, übersteigt die Differenzspannung zwischen dem
Sourceknoten und der Gateelektrode des
p-Kanal-Feldeffekttransistors Qp21 nie den Schwellpegel Vtp , und der p-Kanal-
Feldeffekttransistor Qp21 bleibt ausgeschaltet.
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Während das Chipauswahlsignal CS auf dem aktiven
Hochspannungspegel ist, erzeugt das NCR-Tor 12dc ein komplementäres
Freigabesignal CENB mit niedrigem Pegel, unabhängig von der
Steuerspannung CNT11 und dementsprechend dem
Überwachungssignal, und die Inverterschaltung 12dd erzeugt das
Freigabesignal ENB mit hohem aktivem Pegel.
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Falls jedoch das Chipauswahlsignal CS auf den inaktiven
niedrigen Pegel heruntergeht, wird das NCR-Tor abhängig von
dem Überwachungssignal. Wenn die Steuerspannung CNT11 einen
vorgegebenen Pegel überschreitet, schaltet der p-Kanal-
Feldeffekttransistor Qp21 ein, und das Überwachungssignal
des hohen Pegels bewirkt, daß das NCR-Tor 12dc das
komplementäre Freigabesignal CENB mit niedrigem Pegel erzeugt.
Aufgrunddessen verbleibt das Freigabesignal ENB auf dem
aktiven hohen Pegel.
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Falls andererseits der externe Spannungspegel Vext gleich
oder weniger als etwa 3 Volt beträgt, schaltet der p-Kanal-
Feldeffekttransistor Qp21 aus, da die Differenzspannung
zwischen dem Sourceknoten und der Gateelektrode kleiner als
sein Schwellpegel Vtp wird. Dann verschiebt das NCR-Tor
12dc sein Ausgangssignal in den inaktiven hohen Pegel, und
irgendein Freigabesignal tritt am Ausgangsknoten der
Inverterschaltung nicht auf.
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Auf diese Weise kooperiert der Spannungsteiler 12da mit dem
Spannungsdetektor 12db und überwacht den Pegel der externen
Versorgungsspannung Vext. Fig. 4 zeigt die
Differenzspannung zwischen der Quelle der externen Versorgungsspannung
Vext und dem Knoten N11. Die Differenzspannung nimmt
zusammen mit dem externen Versorgungsspannungspegel Vext ab, und
die Überwachungsschaltung 12d erzeugt das Freigabesignal
ENB, wenn die externe Versorgungsspannung Vext etwa 3 Volt
überschreitet.
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Die erste Spannungsregeleinheit 12a umfaßt einen
Stromspiegelverstärker, der eine Reihenschaltung aus einem ersten p-
Kanal-Feldeffekttransistor Qp22 und einem zweiten n-Kanal-
Feldeffekttransistor Qn23 aufweist, die zwischen die Quelle
der externen Versorgungsspannung Vext und einen gemeinsamen
Knoten N12 geschaltet ist, eine Reihenschaltung aus einem
dritten p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp24 und einem vierten
n-Kanal-Feldeffekttransistor Qn25, die zwischen die Quelle
externer Versorgungsspannung Vext und den gemeinsamen
Knoten N12 geschaltet ist, einen fünften
n-Kanal-Feldeffekttransistor Qn26, der zwischen den gemeinsamen Knoten
N12 und den Masseknoten geschaltet ist, und einen sechsten
p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp27, der zwischen die Quelle
der externen Versorgungsspannung Vext und die
Gateelektroden des ersten und des dritten
p-Kanal-Feldeffekttransistors Qp22 und Qp24 geschaltet ist. Das Bezugssignal REF
wird der Gateelektrode des zweiten
n-Kanal-Feldeffekttransistors Qn23 zugeführt, und die Gateelektrode des vierten
n-Kanal-Feldeffekttransistors Qn25 ist mit der internen
Versorgungsspannungsleitung INT verbunden. Die
Gateelektroden des ersten und des dritten
p-Kanal-Feldeffekttransistors Qp22 und Qp24 sind mit dem gemeinsamen Drainknoten
N13 der Feldeffekttransistoren Qp24 und Qn25 verbunden, und
das Freigabesignal ENB wird der Gateelektrode des fünften
n-Kanal-Feldeffekttransistors Qn26 und der Gateelektrode
des sechsten p-Kanal-Feldeffekttransistors Qp27 zugeführt.
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Die erste Spannungsregeleinheit 12a umfaßt ferner einen
siebenten n-Kanal-Feldeffekttransistor Qn28, der zwischen
einen gemeinsamen Drainknoten N14 und den Masseknoten
geschaltet ist, und einen achten p-Kanal-Feldeffekttransistor
Qp29, der zwischen die Quelle der externen
Versorgungsspannung Vext und die interne Versorgungsspannungsleitung INT
geschaltet ist. Der gemeinsame Drainknoten N14 ist mit der
Gateelektrode des achten p-Kanal-Feldeffekttransistors Qp29
verbunden, und dementsprechend variiert die
Kanalleitfähigkeit des achten Feldeffekttransistors Qp29 abhängig von dem
Spannungspegel am gemeinsamen Drainknoten N14. Das
komplementäre Freigabesignal CENB wird der Gateelektrode des
siebenten n-Kanal-Feldeffekttransistors zugeführt, und der
siebente n-Kanal-Feldeffekttransistor Qn28 bewirkt ein
zwangsweises Einschalten des p-Kanal-Feldeffekttransistors
Qp29.
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Im folgenden wird eine Beschreibung des
Schaltungsverhaltens vorgenommen. Während das Chipauswahlsignal CS auf dem
aktiven hohen Pegel verbleibt, nimmt die zweite
Spannungsregeleinheit 12b an der Regulierung der internen
Versorgungsspannung Vint teil, ähnlich wie bei der bekannten
Untersetzungsschaltung. Das Freigabesignal mit hohem Pegel
wird bei Anwesenheit des Chipauswahlsignals CS mit hohem
Pegel unabhängig von der externen Versorgungsspannung Vext
erzeugt, und die erste Spannungsregeleinheit 12a regelt
ebenfalls die interne Versorgungsspannung Vint.
Insbesondere erlaubt es das Freigabesignal ENB dem fünften n-Kanal-
Feldeffekttransistor Qn26 einzuschalten und dem sechsten p-
Kanal-Feldeffekttransistor Qp27 auszuschalten. Das
komplementäre Freigabesignal CENB mit niedrigem Pegel hält den
siebenten n-Kanal-Feldeffekttransistor Qn28 ausgeschaltet,
und der achte p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp29 wird
abhängig vom Spannungspegel am gemeinsamen Drainknoten N14.
Insbesondere wird der Strom von der externen Spannungsquelle
Vext gleichmäßig in zwei Zweigströme aufgespalten, die
durch die p-Kanal-Feldeffekttransistoren Qp1 bzw. Qp2
fließen, sofern die interne Versorgungsspannung Vint mit
dem Spannungspegel Vc des Bezugssignals REF ausgeglichen
ist. Der erste p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp22 liefert
einen Widerstand gegen den Zweigstrom, und der
Spannungspegel am gemeinsamen Drainknoten N14 ist um den Schwellpegel
Vth des p-Kanal-Feldeffekttransistors Qpl geringer als der
externe Spannungspegel Vext.
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Falls der Verbrauch der internen Versorgungsspannung Vint
ansteigt, wird der interne Spannungspegel Vint abgesenkt,
und dementsprechend nimmt die Kanalleitfähigkeit des
vierten n-Kanal-Feldeffekttransistors Qn25 ab. Dies führt dazu,
daß der Spannungspegel am gemeinsamen Drainknoten N13
ansteigt, und sowohl bei dem ersten als auch bei dem dritten
p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp22 und Qp24 sinkt die
entsprechende Kanalleitfähigkeit. Die ersten
p-Kanal-Feldeffekttransistoren Qp22 und Qp24 beschränken jeweils die
Zweigströme, und der Spannungspegel am gemeinsamen
Drainknoten N14 wird abgesenkt. Der so am gemeinsamen
Drainknoten N14 abgesenkte Spannungspegel wird an die Gateelektrode
des achten p-Kanal-Feldeffekttransistors Qp29 übertragen
und erlaubt es dem achten p-Kanal-Feldeffekttransistor
Qp29, Strom an die interne Spannungsversorgungsleitung INT
zu liefern. Der interne Versorgungsspannungspegel Vint wird
dann auf den vorherigen Pegel zurückentwickelt, der mit dem
Spannungspegel Vc des Bezugssignals REF ausgeglichen ist.
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Falls der Verbrauch der internen Versorgungsspannung Vint
abnimmt und dementsprechend der interne
Versorgungsspannungspegel Vint ansteigt, steigt die Kanalleitfähigkeit des
vierten n-Kanal-Feldeffekttransistors Qn25, und der
Spannungspegel am gemeinsamen Drainknoten N13 sinkt ab. Der so
abgesenkte Spannungspegel am gemeinsamen Drainknoten N13
ermöglicht es dem ersten und dem dritten
p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp22 und Qp24, die Kanalleitfähigkeit zu
erhöhen und somit die Zweigströme. Dies führt dazu, daß der
Spannungspegel am gemeinsamen Drainknoten N14 ansteigt, und
der achte p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp29 senkt den Strom
zu der internen Spannungsversorgungsleitung INT.
Anschließend wird der interne Versorgungsspannungspegel Vint
auf den vorhergehenden Pegel abgesenkt, der mit dem
Spannungspegel Vc des Bezugssignals REF ausgeglichen ist. Der
Gesamtstromverbrauch der hochintegrierten Schaltung ist
näherungsweise gleich dem der bekannten hochintegrierten
Schaltung.
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Falls das Chipauswahlsignal CS auf den inaktiven niedrigen
Pegel absinkt, wird die zweite Spannungsregeleinheit 12b
deaktiviert. Die erste Spannungsregeleinheit 12a ist jedoch
noch durch das Freigabesignal ENB mit hohem Pegel
aktiviert, sofern die externe Versorgungsspannung Vext den
vorgegebenen Pegel überschreitet. Das Verhalten der ersten
Spannungsregeleinheit 12a entspricht dem bei der
Anwesenheit des Chipauswahlsignals mit hohem Pegel. Der
Gesamtleistungsverbrauch ist etwa gleich dem beim Stand der Technik.
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Falls die externe Versorgungsspannung Vext den vorgegebenen
Pegel erreicht und abgesenkt wird, wird der Ausgangsknoten
der Inverterschaltung 12dd auf den inaktiven niedrigen
Pegel verschoben, und der fünfte n-Kanal-Feldeffekttransistor
Qn26 schaltet aus. Der Ausgangsknoten auf dem inaktiven
niedrigen Pegel ermöglicht es, daß der sechste p-Kanal-
Feldeffekttransistor Qp27 einschaltet, und dies führt dazu,
daß der erste und der dritten p-Kanal-Feldeffekttransistor
Qp22 und Qp24 zwangsweise ausschalten. Auf diese Weise wird
der Stromspiegelverstärker von der Quelle der externen
Versorgungsspannung Vext sowie vom Masseknoten abgeschnitten.
Das NCR-Tor 12dc verschiebt seinen Ausgangsknoten auf den
inaktiven hohen Pegel, und der siebente
n-Kanal-Feldeffekttransistor Qn28 schaltet zwangsweise aus. Dies führt
dazu, daß der achte p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp29
zwangsweise einschaltet, um die externe Versorgungsspannung
zur internen Versorgungsspannungsleitung INT zu liefern.
Die Quelle der externen Versorgungsspannung Vext liefert
Strom über den achten p-Kanal-Feldeffekttransistor Qp29 an
die internen Schaltungen, wie dem Speicherzellenfeld 13a.
Die externe Versorgungsspannung Vext kann die
Komponententransistoren der internen Schaltungen kaum beschädigen, da
die externe Versorgungsspannung Vext nicht zu jeder Zeit
den Komponententransistoren zugeführt wird.
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Auf diese Weise fließt kein Strom durch den
Stromspiegelverstärker, und nur die internen Schaltungen 13 verbrauchen
elektrischen Strom. Der Gesamtleistungsverbrauch ist sicher
abgesenkt.
Zweites Ausführungsbeispiel
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Bezugnehmend auf Fig. 5 der Zeichnungen ist eine
Überwachungseinheit 21, die in einer weiteren
Untersetzungsschaltung eingefügt ist, dargestellt. Die anderen
Komponenteneinheiten 12a, 12b und 12c sind ebenfalls in die weitere
Untersetzungsschaltung eingefügt. Die Überwachungseinheit
21 entspricht der Überwachungseinheit 12d, mit Ausnahme des
Spannungsteilers 21a, und die Beschreibung wird nur auf den
Spannungsteiler 21a gerichtet.
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Der Spannungsteiler 21a ist durch eine Reihenschaltung
eines p-Kanal-Feldeffekttransistors Qp51 und eines n-Kanal-
Feldeffekttransistors Qn52 gebildet, die zwischen die
Quelle der externen Versorgungsspannung Vext und den
Masseknoten geschaltet ist. Die Gateelektrode des p-Kanal-
Feldeffekttransistors Qp51 ist mit dem Masseknoten
verbunden, und die Quelle der externen Versorgungsspannung Vext
liefert die externe Versorgungsspannung Vext an die
Gateelektrode des n-Kanal-Feldeffekttransistors Qn52. Der p-
Kanal-Feldeffekttransistor Qp51 und der
n-Kanal-Feldeffekttransistor Qn52, die so geschaltet sind, erzeugen
Widerstände r11 und r12, die so ausgelegt sind, daß sie die
Gleichung 1 erfüllen. Das Schaltungsverhalten des zweiten
Ausführungsbeispiels entspricht dem des ersten
Ausführungsbeispiels, und es erfolgt keine weitere Beschreibung.