Элемент задержки

6 зйякй"ФйХ М Ь. Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторизобретения Б М. Хотянов Московский институт электронного машиностроения(54) ЭЛЕМЕНТ ЗАДЕРЖКИ Изобретение относится к области полупроводниковых интегральных схем (ИС) и может быть использовано при построении устройств обработки сигналов на МДП-транзисторах, а более конкретно - для формирования внутренних тактовых сигналов, управляющих МДП и ПЗС ИС.Известна линия задержки, построенная на о нове пассивных ЬС-элементов 1. Недостатком этой линии задержки является технологическая несовместимость с МДП-транзисторами и приборами с зарядовой связью (ПЗС). Поэтому они не могут быть использованы для создания монолитных МДП и ПЗС ИС. Известен также формирователь импульсов 2, который является наиболее близким техническим решением к данному изобретению. Ок содержит 3 - К-триг-гер, два одновибратора и элемент И-НЕ. Одним из применений этого формирователя является задержка тактовых импуль,сов и, в частности, формирования из внешнего тактового импульса ПЗС внутреннего тактового импульса, не инвертированного и с задержанным спадом, Этот формирователь можно реализовать на МДП-транзисторах на одном кристал- ЗО ле с МДП или ПЗС интегральной схемой. Недостатком его являетсясложность устройства.Целью изобретения является упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в элементе задержки, содержащем два инвертирующих каскада, вход пер- вого и выход второго инвертирующих" каскадов подключены соответственно к входной и выходной шинам, между выходом первого инвертирующего каскада и затвором инвертирующего МДП-транзистора второго инвертирующего каскада включен МДП-транзистор связи, затвор которого соединен с шиной источника питания, затвор неинвертирующего МДП- транзистора второго инвертирующего каскада соединен с входной шиной, между затворами МДП-транзисторов второго инвертирующего каскада включен конденсатор, а подложкФ всех МДП-транзистороя соединены с шиной смещения.На фиг. 1 показан элемент задержки; на фиг. 2 - временная диаграмма узловых напряжений.Элемент задержки (фиг. 1) содержит подложку 1, подключенную к источнику постоянного смещения, два инвертируюцих каскада на МДП-транзисторах2-5, МДП-транзистор связи б, включенный между выходом первого ийвертирую.цего каскада 7 и затвором прибора 5",и конденсатор 8, включенный между затворами транзисторов 4, 5. Для опре.деленности рассматриваются МДП-транзисторы с каналом п-типа, так что на,пряжение питания Е положительно, айайряжение смещения подложки Г отирицательно; для Р -канальных приборов все напряжения имеют противоположный знак.Схема работает следующим образом.Когда на входе действует напряжение логической 1 ПЬ ,11 (момент С, на фиг, 2), где Ур - пороговое напряжение МДП-транзисторов сучетом смещения подложки, транзисторы 3, 4 открыты, Отношение сопротивлений каналов приборов 2, 3 выбранотак, что напряжение 1)щ в узле 7лог.оменьше порога Ц, р ( П, . Это напряжение через открытйй транзистор связиб приложено к затвору транзистора 5,который, таким образом, заперт. В результате напряжение на выходе схемыимеет высокий уровень,При поступлении в момент С входного запирающего сигнала МДП-транзисторы 3, 4 закрываются, Спад входногосигнала через конденсатор 8 передается на затвор МДП-транзистора 5 вызывая еце большее его запнрание. Дляэтого емкость С этого конденсаторавыбирается больше (в 1,5-5 раз) паразиткой емкости схемы Спор Р подключенной к затвору прибора 5, и сопротивление канала МДП-транзистораб также выбирается достаточно большим так, чтобы постоянная времениперезаряда конденсатора 8 через МДПтранзистор б была в несколько раэбольше времени спада входного сигнала (который йа практике может отличаться от ступенчатого). Потенциалзатвора транзистора 5 спадает за счетемкостной связи до уровня 0 макс.С)по о - (Пб., -П 8.О.);Ц ( нижеуровня Е этот потенциал упасть не моижет, так как за счет прямого смещенияр-п-перехода, соответствующего диффузионной области истока МДП-транзистора б, подключенного к затвору прибора 5, произошло бы ограничЕние потенциала) . После окончания спада входногосигнала (момент С) напряжение назатворе транзистора 5 начинает нара-. " стать за счет перезаряда кондейсатЬра 8 через последовательно соединен" ныетранзисторы б, 2, стремяськ уровню Е - У . При этом до тех пор,-покаэто напряжение остается меньше йорога1) (т. е, до момента С на фиг. ),МДП-транзистор 5 закрыт и выходнойузел схемы находиТся в режиме плавающего потенциала. Таким образом,вплоть до момента С выходное напряжение схемы остается неизменным посравнению со своим значением до посту-пления входного эапираюцего сигнала(момент С ), т, е. обеспечивается требуемая задержка спада выходного сигнала С = С, - С без инверсии входного сигнала (фиг, 2),После того, как напряжение на затворе транзистора 5 превысит пороговоенапряжение ц , он открывается, и выходное напряжение спадает до нуля.При поступлении в момент Сп (фиг, 2)входного отпираюцего сигнала напряжение на затворе прибора 5 сначала повышается эа счет наличия емкостной свя 15 зи, а затем спадает до уровняЛОВЮвследствие перезаряда конденсатора 8через последовательно соединенныетранзисторы 3, б, В результате транзистор 5 закрывается и через открытый20 транзистор 4 емкость выходного узлазаряжается до высокого уровня,Таким образом, время задержки спада выходного сигнала (фиг. 2) определяется временем перезаряла конденсатора 8 через последовательно соединенные транзисторы 2, б от исходногоуровня до порогового напряжения МДПтранзисторов 13 д . Транзистор связи бнеобходим для того, чтобы спад входного сигнала эффективно передавалсяна затвор транзистора 5 через конденсатор 8 даже в случае входного сигналас относительно пологим спадом (действительно, в случае отсутствия транзистора б входной сигнал с пологимспадом не вызвал бы суцественногоснижения напряжения на затворе прибора 5 по сравнению с потенциалом общей точки схемы, поскольку за времяспада входного напряжения конденсатор40 8 успевал бы перезаряжаться через активный транзистор 3, который имел малое начальное сопротивление каналапо сравнению с прибором 2 и закрывался бы лишь постепенно; соответственно, время задержки С было бы оченьмалым) .Смещение подложки Е относительнообцей точки схемы необходимо для того, чтобы при спаде входного сигналанапряжение на затворе прибора 5 моглоупасть до уровня, суцественно меньшего(этот уровень ограничен снизувеличиной Еп ) . Тем самым обеспечивает"ся увеличение получаемого времени задержки спада С . При реализации опи 55 сываемого элемента задержки в составе монолитной МДП и ПЗС БИС необходимость смещения поцложки не вызываетдополнительных трудностей, посколькув таких БИС все равно используетсящо смещение подложки на Е : -5 В дляповышения порогов МДП-транзисторов исоздания начального обеднения под затвдрами ПВС.Изобретение позволяет значительноупростить элемент задержки, так как734877 Формула изобретения и г фр Составитель Б. Хотяноведактор Н, Каменская ТехредА.Щепанская Корректор М. Ножо Тираж 995 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д..ров уменьшается в несколько раз. Элемент задержки, содержащий два инвертирующих каскада,"вход первого и выход второго инвертирующих каскадов подключены соответственно к входной и выходной шинам, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощенияустройства, между выходом первого ин" вертирующего каскада н затвором инвертирующего МДП-транзистора второго инвертирующего каскада включен МДП- транзистор связи, затвор которого соединен-с шиной источника питания, затвор неинвертирующего МДП-транзисторавторого инвертирующего каскада соеди-нен с входной шиной, между затворамиМДП-транзисторов второго инвертирующего каскада включен конденсатор, аподложки всех МДП-транзисторов соединены с шиной смещения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ицхоки Я, С., Овчинников Н. И.ИмпульснЫе и цифровые устройства,изд. Советское радио, М., 1972,с. 92-107.2. Приборы и техника эксперимента,1975, 9 3, с. 137.