Устройство для последовательного включения источников питания в мдп интегральных схемах

(50 4 Н 03 К 17/30) 17/68 ОСУДАРСТВЕНКЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТБКИЙ И ОТКРЫТИЙ О ИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ стабилизация 21 анноизобретенияго порога вкл личе н чения прируемого наержит порощий из чет яже ия.эле" уровня коммУстройство мент 1, сос выиго транэис делител элемент 572 обра вязей апря- ть к(54) УСТРОЙСТВО ГО ВКЛЮЧЕНИЯ ИСТО ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕ (57) Изобретение ной и вычислитеп ДЛЯ ПОСЛЕДОВ НИКОВ ПИТАНИ МАХ относится кАТЕЛЬНО Я В ИДП ех нтег мпул ой технике. Це(56) Патент СШАкл, Н 03 К 17/ОЕвропейскийл. Н 03 К 5/24 Бюл. 11) 24А.П,Гуменюк88, 8),У 3602738,О, 31, 08. 71патент ЕПВ Р17.08.83. эование увеличи жений, порога ние раз логнчес ральной 1й Е)ьа орных цепочек 7. Введ2 напряжения, нагруз3, инверторов 4 и 5новых функциональныхает диапазон рабочиховышает чувствительноереключения и устраняроса конструктивных иих факторов элементовсхемы устройства, 2 илмального допустимого значения.На фиг, изображена принципиальная схема устройства; на фиг,2 - временные диаграммы напряжений в основных узлах схемы,Устройство содержит пороговьй эле.Мент 1, делитель 2 напряжения, нагрузочный элемент, 3, первый 4 и второй5 инверторы, переключатель 6, Пороговый элемент 1 состоит иэ четногочисла транзисторных цепочек 7, каждая из которых содержит последовательно соединенные транзисторы 8 и9 соответственно первого типа - совстроенным каналом и второго типас индуцированным каналом, Транзистор.ные цепочки 7 включены между шиной5010 питания порогового элемента и общей шиной 1 устройства, Транзисторные цепочки 7 включены по каскаднойсхеме, причем точка соединения транзисторов последней транзисторной цепочки является выходом 12 порогового55элемента 1,Клемма 13 первого - низковольтного источника напряжения, соединена Изобретение относится к импульс- ной и вычислительной технике и может быть использовано в составе МДП интегральных схем с несколькими источниками питания, в частности вэлектрически стираемых ППЗУ в качестве переключающего устройства, обеспечивающего заданную последовательность подключения источников к внутренним узлам схемы.Целью изобретения является стабилизация заданного порога включенияпри увеличении уровня коммутируемого напряжения эа счет увеличения диапазона рабочих напряжений, повышениячувствительности порога переключения и устранения влияния разброса конструктивных и технологических факторов элементов интегральной схемы устройства.Цель достигается путем введения делителя напряжения, нагруэочного элемента и двух инверторов, которые совместно с пороговым элементом формируют управляющие сигналы с высокой стабильностью точки срабатывания для переключения введенного дополнительного переключателя высоковольтного источника напряжения, осуществляющего включение по гревышению минималь"но Допустимого значения напряжения иотключение попонижению ниже миниО520 2530 с затворами транзисторов 8 первоготипа четных транзисторных цепочек,а затворы тех же транзисторов нечетных транзисторных цепочек подключенык общей шине 11 устройства,Делитель 2 напряжения выполнен ввиде цепочки пяти транзисторов 1418 первого типа, транзистора 19 второго типа и конденсатор 20, Делитель2 напряжения включен между шиной 21второго высоковольтного источникапитания и общей шиной 11 устройства,Выходом 22 делителя 2 напряженияявляется точка соединения затвораи источника третьего транзистора 16цепочки, затвора и стока четвертоготранзистора 17 цепочки, стока транзистора 19 второго типа и первой обкладки конденсатора 20, который выполнен в виде МДП транзисторнойструктуры, Затворы и истоки остальных транзисторов первого типа цепочки объединены.Нагруэочный элемент 3 состоит иэтрех транзисторов 23-25 первого типа, включенных последовательно междушиной 2 второго источника питанияи шиной 10 питания порогового элемента. Затвор третьего транзистора 25первого типа соединен с выходом 22делителя 2 напряжения, а затворыдругих транзисторов 23 и 24 соединены с истоками,Первый 4 и второй 5 инверторы состоят из трех транзисторов 26-28 и29-31 первого типа и одного транзистора 32 и 33 второго типа соответственно. Транзисторы инверторов соединены последовательно и включенымежду шиной второго источника 21 питания и общей шиной 11 устройства.Затворы транзисторов 32 и 33 второго типа первого 4 и второго 5 инверторов подключены соответственнок выходу 12 порогового элемента 1и точке соединения стока транзистора32 второго типа и истока третьеготранзистора 28 первого типа первогоинвертора, С этой точкой соединенатакже дополнительная выходная клемма 34 устройства "Блокировка работы",Затворы третьих транзисторов 28 и 31первого типа обоих инверторов соединены с выходом 22 делителя 2 напряжения, а затворы первых 26 и 29 и вторых 2 7 и 30 транзисторов первого типа инверуоров 4 и 5 соединены с истоками, 1406771Переключатель 6 состоит из двухтранзисторов 35 и 36 первого типа,которые включены между собой последовательно между шиной 21 нторогоисточника литания и выходной клеммой 37 устройства. При этом затворыэтих транзисторов подключены соответственно к истокам первого 29 ивторого 30 транзисторов первого типа 10второго инвертора 5.На фиг.2 указанные позиции соответствуют напряжениям в следующихузлах схемы устройства: 38 - на шине21 второго источника питания, 39 - 15на клемме 13 первого источника напряжения, 40 - на шине О питания порогового элемента 1, 41 - на выходе 22делителя 2 напряжения, 42 - на выходе 12 порогового элемента 1, 43 - на 20дополнительной выходной клемме 34устройства, 44 - на выходной клемме3 7 устройства,Устройство работает следующим образом.Когда в исходном состоянии (,О, фиг,2) первый - низковольтныйисточник питания, находится во включенном состоянии (ня клемме 13 положительное напряжение, например 5 В),а источник высоковольтного напряжения выключен (на шине 21 второго источника питания нулевое напряжение),напряжение ня выходной клемме 37 уст 35ройства также отсутствует,При возрастании потенциала второго высоковольтного источника питаниядо номинального значения на затворе транзистора 19 за счетделения напряже ния на пяти последовательно включенных транзисторах 14 - 8 образуется потенциал, близкий к назначению порогофного напряжения транзистора второго типа, При этом транзистор 19 находит ся в предпороговой области, т,е, в проводимости не участнует. Наличие двух транзисторов 14 и 15, ограничМ- вающих ток, протекающий через делитель 2 напряжения, позноляет получить ня выходе 22 этого делителя напряжение, близкое к напряжению низковольтного источника питания, а также получить напряжение между электродами каждого иэ транзисторов 1455 и 15 близкое к половине общего падения напряжения ня этих транзисторах, что является фактором, гарантирующим надежную работу ЗДП-трянзисторон в диапазоне напряжения питания высоковольтного источника равного, например, 21 В.При превышении напряжением второго - высоковольтного источника литания, значения порогового напряженияМДП-транзисторов во внутренних точках устройства начинает происходитьпроцесс огряботки логических уроннейи в момент С устанавливаются уровни потенциалон, обеспечивающие выполнение устройством своих функций. Вмомент временинапряжение на высоковольтном источнике питания ужепревйцяет напряжение низковольтногоисточника питания, и дальнейшее увеличение напряжения ня высоковольтномисточнике питания - шине 21, приво т,дип к увеличению потенциала на выходной клемме 37 устройства, посколькуня выходе 12 порогового элемента 1потенциал находится ня единичномуровне и возрастает, отслеживая возрастание нысоковольтного питания,Рассмотрим работу устройства привыбросах на источнике высоковольтного напряжения, Пусть, начиная с времени С , напряжение превышает допустимое значение, Это приводит к превкппению потенциала затвора транзистора 19 над пороговым напряжением ик стабилизации напряжения на выходеделителя 2 напряжения, Включение затвора транзистора 17 на свой сток приводит к повышению коэффициента стабилизации за счет нелинеиной характеристики транзистора 17, более резкому возрастанию проводимости приповышечии напряжения и, следовательно, к большему падению напряженияона токостабилизирующем транзисторе18, Включение конденсатора 20 позволяет понизить дифференциальное сопротивление и отфильтровать потенциална выходе 22 делителя 2 напряженияот всплесков напряжения с крутымифронтами,Рассмотрим работу устройства припонякении источника низковольтногонапряжения (момент времени 11)е Геометрические размеры транзисторов 8первого типа порогового элементавыбираются такими, чтобы равенствотоков транзисторных цепочек 7 достигалось при равенстве напряжения нанизковольтном источнике значениюминимально допустимому, Тогда уменьшение напряжения ниже минимальнодопустимого на величину чувствительности последовательно включенных цепочек приводит к появлению на выходе 12 порогового элемента уровня "0",Ь Таким образом, при незначительномотклонении источника низковольтногонапряжения ниже значения минимальнодопустимого навеличину 80 - 120 мВза счет последовательного усиленияпотенциалов на затворах транзисторов9 на выходе 12 Формируется полныйперепад напряжения, достаточный длясрабатывания первого инвертора 4.Второй инвертор 5 обеспечиваетФормирование управляющих сигналов снеобходимыми уровнями, обеспечиваю"щими полное открытие транзисторов 35и 36 переключателя 6 при наличиинапряжения на низковольтном источнике питания, а также отключение нагрузки от высоковольтного источниканапряжейия,Таким образом, предлагаемое устройство пронзводит переключение высоковольтного источника напряжения(включение по превышению напряженияминимально допустимого значения иотключение по понижению ниже минимально допустимого) с высокой стабильностью точки переключения и обладает высокой надежностью к броскамвысоковольтного напряжения и большойвеличиной переключаемого напряжения,Порог включения можно устанавливать на любую величину путем изменения крутизны транзисторов в транзисторных цепочках 7, Величина зонысрабатывания зависит от общего коэф -Фициента усиления цепочек 7 в зонесрабатывания, Чувствительность устройства, т.е. величина зоны срабатывания, разница между напряжениемвключения и отключения может быть существенно уменьшена путем увеличения числа каскадно включенныхтранзисторных цепочек 7,Формула иэоб,ре тения Устройство для последовательного включения источниковпитания вМДП интегральных схемах, содержащее пороговый элемент, состоящий из четного числа транзисторных цепочек, каждая из которых содержит транзистор первого типа со встроенным каналом и транзистор второго типа с индуци 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рованным каналом стоки транзисторов первого типа транзисторных цепочек объединены и подключены к шине питания порогового элемента, а истоки транзисторов второго типа подключены к общей шине, затворы транзисторов первого типа нечетных транзисторных цепочек объединены, а затворы транзисторов первого типа четных транзисторных цепочек подключены к клемме первого источника питания, затворы транзисторов второго типа всех транзисторных цепочек, эа исключениемпервой, подключены к стоку транзистора второго типа предыдущей транзисторной цепочки, затвор и сток транзистора второго типа первой транэисторной цепочки объединены, сток транзистора второго типа последней транзисторной цепочки является выходомпорогового элемента, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью стабилизации заданного порога включения при увеличении уровня коммутируемого на" пряжения, в устройство дополнительно введен нагрузочный элемент, делитель напряжения, два инвертора и переключатель, причем нагрузочный элементсостоит иэ трех транзисторов первого типа, которые включены между собой последовательно между шиной второго источника питания и шиной питания порогового элемента, затворы пер" вого и второго транзисторов первого типа нагрузочного элемента соединены с истоками тех же транзисторов, а затвор третьего, исток которого подключен к шине питания порогового элемента, - с выходом делителя напряжения, которой выполнен в виде цепочки из пяти транзисторов первого типа,соединенных последовательно и включенных между шиной второго источникапитания и общей шиной устройства,конденсатора и транзистора второготипа, которые включены параллельномежду точкой соединения третьего ичетвеРтого транзисторов цепочки,являющейся выходом делителя напряжения, и общей шиной устройства, причем затвор транзистора второго типаделителя напряжения соединен с об-щей точкой четвертого транзисторацепочки, затвор и сток которого объединены, н пятого транзистора той жецепочки, причем затворы и истоки упервого, второго, третьего и пятоготранзисторов цепочки объединены, а06771 Е 1 ю Составитель В.Лементуевехред М.Ходанич Корректор А.Обручар Редактор Е,Коп раж 928 омитета СССР открытийая наб д, 4 3 Т ВНИИПИ Государственного по делам изобретен 3035, Москва, Ж, РаЗаказ 3206 одписно ий и ушс Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 7 14 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 питания и общей шиной устройства, причем затворы транзисторов второго типа первого и второго инверторов подключены соответственно к выходу порогового элемента и к дополнительной выходной клемме устройства, которая соединена также со стоком транзистора второго типа первого инвертора, истоки транзисторов второго типа обоих инверторов соединены с общей шиной устройства, затворы третьих транзисторов первого типа обоих инверторов соединены с выходом делителя напряжения, а затворы истоки пер" вых и вторых транзисторов первого типа в каждом инверторе соответственно объединены, переключатель состоит из двух транзисторов первого типа, которые включены последовательномежду шиной второго источника питания и выходной клеммой устройства,причем затворы этих транзисторовподключены соответственно к истокам первого и второго транзисторовпервого типа второго инвертора, транзисторы первого и второго типов вкаждой транзисторной цепочке порогового элемента соединены последовательно, причем точка соединения указаннйх транзисторов последней цепочки порогового элемента является еговыходом, а объединенные затворы транзисторов первого типа нечетных транр 0 зисторных цепочек порогового элемента подключены к обшей шине устройства.