(19)
(11)EP 0 009 085 A1

(12)EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43)Veröffentlichungstag:
02.04.1980  Patentblatt  1980/07

(21)Anmeldenummer: 79102454.0

(22)Anmeldetag:  16.07.1979
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC)3H03K 3/353, G11C 11/24
(84)Benannte Vertragsstaaten:
AT DE FR GB NL SE

(30)Priorität: 06.09.1978 DE 2838817

(71)Anmelder: International Business Machines Corporation
Armonk, N.Y. 10504 (US)

(72)Erfinder:
  • Gschwendtner, Jörg
    D-7300 Esslingen (DE)
  • Haug, Werner
    D-7300 Böblingen (DE)
  • Clemen, Rainer
    D-7030 Böblingen (DE)

(74)Vertreter: Neuland, Johannes (DE) 
Rhönweg 6
D-71032 Böblingen
D-71032 Böblingen (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
  
      


    (54)Verriegelungsschaltung zur Phasenaufspaltung und Pegelumsetzung eines TTL-Eingangssignals mit Feldeffekttransistoren und entsprechendes Betriebsverfahren


    (57) Schaltungsanordnung in MOSFET-Technologie sowie Verfahren zur Phasenaufspaltung und Pegelumsetzung eines TTL-Eingangssignals in FET-Pegel mit einem taktgesteuerten Flip-flop (1, 2, 3) bzw. Verriegelungsschaltkreis.
    Über einen besonders ausgebildeten Ansteuerzweig (S, R, 10, C, C1) wird von dem TTL-Eingangssignal an den zuvor möglichst hoch und gleich aufgeladenen Eingangsknoten (N2, N3) des Verriegelungsschaltkreises eine relativ kleine Spannungsdifferenz erzeugt, die dann beim Setzen des Verriegelungskreises durch dessen hoch vorgespannte und daher gut leitende Transistoren (2 bzw. 3) schnell auf den vollen FET-Spannungshub verstärkt wird. Die entsprechend den unterschiedlichen Binärzuständen des TTL-Eingangssignals entgegengesetzten Zustände des Verriegelungsschaltkreises werden bei der vorliegenden einseitigen Ansteuerung durch eine definierte Entladung bzw. Potentialanhebung des betreffenden Eingangsknotens (N2) «eingeschrieben» und anschließend verriegelt.




    Beschreibung


    [0001] Die in heutigen Datenverarbeitungsanlagen eingesetzten integrierten Halbleiterspeicher sind überwiegend in MOSFET-Technologie aufgebaut. Wegen ihrer höheren Schaltgeschwindigkeit werden im Rahmen einer solchen Datenverarbeitungsanlage jedoch auch an zahlreichen Stellen in Bipolartechnologie aufgebaute integrierte Schaltkreise eingesetzt, z. B. für schnelle Register, Logik usw. Selbstverständlich muß für die einwandfreie Funktion eines derart aus Bipolar-und Feldeffektbausteinen zusammengesetzten komplexen Schaltungsnetzes die Einhaltung der jeweils erforderlichen Betriebs- und insbesondere Ansteuerspannungspegel gewährleistet sein. Da die genannten FET-Speicherbausteine in typischen Fällen ihre Ansteuersignale von den Ausgängen von Bipolarbausteinen zugeführt bekommen, stellt sich an diesen Nahtstellen stets das Problem der zugehörigen Pegelanpassung.

    [0002] Ein für Schaltkreiskonzepte mit Bipolartransistoren typisches Spannungspegelschema ist das sog. TTL-Pegelschema. Dabei ist beispielsweise vereinbart, daß der eine Binärzustand, z. B. die logische "Null", durch einen Spannungswert im Bereich von O bis 0,6 V und entsprechend der andere Binärzustand, z. B. die logische "Eins", durch einen Spannungswert im Bereich von 2,4 bis zur Betriebsspannung von z. B. 5 V repräsentiert wird. Demgegenüber liegen die für MOSFET-Schaltkreise typischen Ansteuer- und Betriebsspannungswerte deutlich höher. Daraus folgt aber, daß ein mit einem im ungünstigsten Fall lediglich 2,4 V betragenden Eingangssignal für den oberen Binärzustand angesteuerter MOS-Feldeffekttransistor mit einem typischen Schwellenspannungswert VT von etwa 1,5 V nur relativ schwach leiten würde. Mit anderen Worten, ein so angesteuerter Feldeffekttransistor würde auch in seinem Leitzustand noch relativ hochohmig sein und die von ihm verlangte Entladung eines weiteren Schaltungsknotens, einer Kapazität oder dergleichen nur vergleichsweise langsam durchführen können. Aus diesem Grunde wurden anfänglich an den Nahtstellen zwischen Bipolar- und FET-Bausteinen separate Pegelumsetzer-Bausteine in Bipolartechnologie vorgesehen, die hinsichtlich ihrer Ausgangsspannungen speziell auf die Eingangserfordernisse der FET-Bausteine zugeschnitten waren. Im Zuge der weiteren Entwicklung hat sich aber mehr und mehr die Forderung durchgesetzt, daß die FET-Speicherbausteine an ihren äußeren Anschlüssen voll TTL-kompatibel sind, so daß beim Entwurf des Gesamtsystems derartige Pegelnahtstellen im Verlauf der Signalführung, z. B. der Adreß- und Datenkanäle, nicht mehr gesondert berücksichtigt werden müssen.

    [0003] Zusätzlich zu der Konvertierung der TTL-Signale auf die intern benötigten FET-Spannungen bzw. Spannungshübe müssen die Eingangsschaltkreise derartiger FET-Speicherbausteine die Daten- und Adreßsignale an den Eingängen meistens noch in zueinander gegenphasige Signale aufspalten. Dies hat seinen Grund darin, daß die Ansteuerung der Decodier- oder Datentreiberschaltkreise das jeweilige Signal im allgemeinen in der "wahren" und in der "komplementären" Form erfordert, und diese Phasenaufspaltung aufgrund der begrenzten Zahl zur Verfügung stehender Eingangsanschlüsse jeweils in dem betreffenden Baustein vorgenommen wird.

    [0004] Die vorliegende'Erfindung liegt auf dem Gebiet derartiger TTL-kompatibler Eingangsschaltungen, die in MOSFET-Technologie herstellbar sind und die beschriebene Pegelumsetzung sowie Phasenaufspaltung der Eingangssignale leisten. Bekannte Schaltungen dieser Art sind beispielsweise unter dem Titel "Address Buffer True/Complement Generator" von A. Furman im IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 18, No. 11, vom April 1976 auf den Seiten 3597/3598 sowie unter dem Titel "True and Complement High Level Signal Circuit" von G. H. Parikh, ebenfalls erschienen im IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 20, No. 3, vom August 1977 auf den Seiten 954 bis 956 beschrieben. Bei beiden Schaltkreisen werden zur Phasenaufspaltung der Adreß- bzw. Datensignale FET-Inverterstufen und zur Erreichung der gewünschten hohen FET-Spannungspegel sog. Bootstrap-Treiberstufen eingesetzt. Die derart erzeugten gegenphasigen Signalzustände werden dabei in einer ausgangsseitigen Verriegelungsschaltung fixiert. Weiterhin ist unter dem Titel "Bipolar Logic Level to FET Logic Level Buffer Circuit" von S. C. Lewis u.a. im IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 19, No. 8 vom Januar 1977 auf den Seiten 2953/2954 eine derartige Schaltung zur Pegelumsetzung und Phasenaufspaltung gezeigt, bei der das Eingangssignal direkt einem eingangsseitig vorgesehenen taktgesteuerten Verriegelungskreis (Flipflop) zugeführt wird. Trotz der durch die Ausnutzung der Verriegelungswirkung verbesserten Schaltgeschwindigkeit ist auch diese Schaltung für besonders hohe Geschwindigkeitsanforderungen sowie wegen der zusätzlich erforderlichen Hilfs- und Referenzspannungen noch nicht vollauf befriedigend.

    [0005] Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine demgegenüber hinsichtlich der Schaltgeschwindigkeit verbesserte Schaltung der genannten Art bereitzustellen, die mit möglichst wenig Steuersignalen und Hilfsspannungen auskommt. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein entsprechendes Verfahren zur Bildung der genannten Signale. Zusammengefaßt sieht die Erfindung vor, daß über einen besonders ausgebildeten Ansteuerzweig das TTL-Eingangssignal an den zuvor möglichst hoch und gleich aufgeladenen Eingangsknoten eines taktgesteuerten Verriegelungsschaltkreises lediglich eine relativ kleine Spannungsdifferenz erzeugt, die dann beim Setzen des Verriegelungskreises durch die hoch vorgespannten und daher gut leitenden Feldeffekttransistoren des Verriegelungsschaltkreises schnell auf den vollen FET-Spannungshub verstärkt wird. Die entsprechend den unterschiedlichen Binärzuständen des TTL-Signals entgegengesetzten Zustände des Verriegelungsschaltkreises werden bei der vorliegenden einseitigen Ansteuerung durch eine definierte Entladung bzw. Potentialanhebung des betreffenden Eingangsknotens "eingeschrieben" und anschlie- . ßend verriegelt. In einer vorteilhaften Weiterbildung läßt sich überdies erreichen, daß das angelegte Eingangssignal nur über einen relativ kleinen Zeitraum unverändert aufrechterhalten werden muß und sich bereits vor Ende der endgültigen Selektion wieder ändern kann.

    [0006] Die Erfindung wird im folgenden anhand der lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert.

    [0007] Es zeigen:

    Fig. 1 das elektrische Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und

    Fig. 2 ein zugehöriges Impulsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1.



    [0008] Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind übliche N-Kanal MOS-Feldeffekttransistoren vorausgesetzt, deren Betriebsspannung VH in typischen Fällen etwa +8,5 V beträgt. Die Erfindung kann jedoch in gleicher Weise auch mit Feldeffekttransistoren des anderen Leitungstyps und einer entsprechend geänderten Betriebsspannung realisiert werden. Weiterhin ist anzumerken, daß die in Fig. 2 angegebenen Impulsverläufe lediglich qualitativer Art sind.

    [0009] In Fig. 1 ist mit S das TTL-Eingangssignal bezeichnet, das spannungsmäßig in FET-Pegel (Masse, VH) umgesetzt und aus dem das zugehörige wahre Ausgangssignal ST sowie das zugehörige komplementäre Ausgangssignal SC erzeugt werden soll. Bei diesem TTL-Eingangssignal S handelt es sich beispielsweise um ein Adreßsignal, das in die Decodierung einer bestimmten Speicherzelle auf dem Speicherbaustein eingeht. Für die übrigen noch angegebenen Steuerimpulse R, C und DR ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorausgesetzt, daß sie bereits in vollen FET-Pegeln vorliegen. Diese Steuerimpulse werden üblicherweise ebenfalls intern aus einem einzigen extern zugeführten Baustein-Auswahlsignal mit TTL-Pegeln erzeugt. Der Steuerimpuls R bestimmt im wesentlichen den Ruhezustand, in dem die Schaltung auf definierte Anfangsverhältnisse eingestellt wird. C aktiviert die Schaltkreisfunktionen auf dem jeweiligen Baustein und besorgt beispielsweise im vorliegenden Fall das Setzen des Adreßverriegelungsschaltkreises. DR schließlich sei der Steuerimpuls für die Aktivierung der Ausgangstreiberstufen. Die Erzeugung der Steuerimpulse R, C und DR aus einem extern zugeführten Signal mit TTL-Pegeln kann in konventioneller Weise erfolgen. Festzuhalten ist, daß in die resultierende Zugriffszeit für eine Speicherzelle auf dem jeweiligen Baustein'die für die Pegelumsetzung und Phasenaufspaltung des Eingangssignals S erforderliche Zeit akkumulierend eingeht. Gelingt es daher, die Signale ST/SC in kürzerer Zeit aus dem Eingangssignal S(TTL) zu erzeugen, geht damit unmittelbar eine entsprechende Verringerung der Zugriffszeit einher, was ständig angestrebt wird.

    [0010] Für die nähere Erläuterung der Schaltung nach Fig. 1 kann der grundsätzliche Aufbau einer solchen Adreßverriegelungsschaltung als konventionell vorausgesetzt werden. Die Transistoren 1, 2 und 3 bilden ein sog. taktgesteuertes Flip- flop, dessen Kreuzkopplungsknoten N2 und N3 über die Isolationstransistoren 4 und 5 jeweils mit einer ebenfalls an sich bekannten Bootstrap-Ausgangstreiberstufe mit den Transistoren 6 bzw. 7 gekoppelt sind. Von besonderer Bedeutung im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Schaltungsausführung der einseitigen Ansteuerung des Schaltungsknotens N2 sowie der Aufladung der beiden Schaltungsknoten N2 und N3 im Ruhezustand über die Transistoren 8 und 9.

    [0011] Für die Erläuterung des grundsätzlichen Schaltungsaufbaus der Ansteuerung des Verriegelungsschaltkreises seien zunächst einmal der Transistor 11 sowie der Kondensator C2 weggelassen. Auf diese Bauelemente wird später im Rahmen der Beschreibung einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung näher eingegangen, weshalb diese Bauelemente in Fig. 1 lediglich in unterbrochenen Linien dargestellt sind. Der Schaltungsknoten N2 ist somit einmal über die Source-Drain-Strecke des Feldeffekttransistors 10 mit dem Eingang für den Steuerimpuls R verbunden. Am Gate des Transistors 10 liegt das TTL-Eingangssignal S. Auf den gleichen Schaltungsknoten N2 führt weiterhin eine kapazitive Kopplung über C1 vom Eingang für den Steuerimpuls C.

    [0012] Zur weiteren Erläuterung der Schaltung von Fig. 1 und deren Wirkungsweise wird zusätzlich auf Fig. 2 Bezug genommen. In der Ruhephase, d.h. wenn der Steuerimpuls R seinen oberen Pegelzustand aufweist, werden die Knoten N2, N3, N4 und N5 mit Hilfe der Feldeffekttransistoren 8 und 9 aus der Betriebsspannungsquelle VH auf das Potential VH-VT und der Knoten N1 auf den Wert VH-2VT aufgeladen. Dabei bedeutet VT die Schwellenspannung der Feldeffekttransistoren, die im vorliegenden Fall als gleich angenommen sind. Die Aufladung der Kreuzkopplungsknoten im Ruhezustand sollte auf einen möglichst hohen Spannungswert erfolgen und insbesondere über dem Spannungswert für den höchsten TTL-Eingangssignalpegel liegen. Da der C-Steuerimpuls in der Ruhephase auf etwa O V liegt, ist der Transistor 1 nicht leitend. Da ebenfalls der Treiberimpuls DR in der Ruhephase auf O V liegt, werden die Ausgänge ST und SC über die leitenden Transistoren 6 und 7 auf Massepotential gehalten. Der in dem einen Ansteuerzweig für den Schaltungsknoten N2 angeordnete Transistor 10, an dessen Gate das TTL-Eingangssignal S liegt, ist in der Ruhephase immer gesperrt, da Drain und Source des Transistors 10 potentialmäßig höher liegen als das Gate. Das Eingangssignal S hat demnach in der Ruhephase keinen Einfluß auf die Schaltung.

    [0013] Es wird nun angenommen, daß zur Zeit t0 das Eingangssignal (Adreßsignal) S seinen gültigen Wert angenommen hat. Geht daraufhin der Steuerimpuls R zur Zeit t1 (t1-tP≥O) auf Massepotential herunter, werden die Kreuzkopplungsknoten N2 und N3 von der Betriebsspannungsquelle VH abgetrennt und sind demnach potentialmäßig isoliert bzw. "schwimmend". Geht man davon aus, daß das Eingangssignal S im oberen Binärzustand ist, d.h. einen Spannungswert größer oder gleich 2,4 V aufweist, wird beim Abschalten von R auf Massepotential der Feldeffekttransistor 10 leitend. Die Aufgabe des Transistors 10 besteht darin, zwischen den Kreuzkopplungsknoten 2 und 3 ein Differenzsignal AV zu erzeugen, so daß später ein eindeutiges Setzen des Flipflops gewährleistet ist. Vor dem Auftreten des C-Steuerimpulses zum Zeitpunkt t2 ist somit in der noch abgetrennten Verriegelungsschaltung eine vom Eingangssignalzustand abhängige Unsymmetrie durch Absenkung des N2-Potentials erzeugt worden. Mit dem Auftreten des C-Steuerimpulses wird das Flipflop gesetzt. Durch die dann ablaufende Verriegelungswirkung wird der anfänglich kleine AV-Wert auf die volle FET-Pegeldifferenz verstärkt. Mit anderen Worten, es wird über die leitenden Transistoren 1 und 2 der Keuzkopplungsknoten N2 und gleichermaßen auch der Knoten N4 praktisch auf Massepotential entladen. Dadurch wird der Transistor T6 ausgeschaltet. Demgegenüber bleibt das Potential der Knoten N3 und N5 auf dem oberen Wert und der Transistor 7 demzufolge leitend. Geht zum Zeitpunkt t3 der Treiberimpuls DR von Massepotential auf VH über, tritt in der Treiberstufe mit dem Transistor 7 die bekannte Bootstrap-Wirkung auf, und der Ausgang ST nimmt ebenfalls das VH-Potential an. SC bleibt für den hier angenommenen Eingangszustand auf Massepotential.

    [0014] Ist zu Beginn der Selektion das Eingangssignal S in seinem unteren Binärzustand, d.h. <0,6 V, bleibt beim Abschalten von R zum Zeitpunkt t1 der Feldeffekttransistor 10 weiter gesperrt. Somit erfolgt keine Potentialabsenkung am Knoten N2 durch einen Entladestrom über den Transistor 10. Beide Kreuzkopplungsknoten N2 und N3 bleiben in dieser Phase auf dem gleichen Potentialwert, auf den sie zuvor aufgeladen wurden; es wird zu diesem Zeitpunkt noch keine Differenzspannung zwischen N2 und N3 erzeugt. Beim Auftreten des C-Steuerimpulses zum Zeitpunkt t2 wird nun jedoch über C1 gerade soviel Ladung auf den Knoten N2 eingekoppelt, daß dadurch eine Unsymmetrie in der gegenüber dem früher beschriebenen Fall entgegengesetzten Richtung bewirkt wird. Das Potential von N2 wird gegenüber N3 angehoben. Mit dem Setzen des Flipflops wird der Knoten N3 und damit auch der Knoten N5 auf etwa Massepotential entladen. Beim Aktivieren des Treiberimpulses DR erfolgt jetzt in der Treiberstufe mit dem Transistor 6 die genannte Bootstrap-Wirkung, wodurch SC auf VH-Potential geht und ST auf etwa Massepotential bleibt.

    [0015] Die Feldeffekttransistoren 4 und 5 dienen zur Isolation des jeweils bootstrapenden Schaltungsknotens N4 bzw. N5, da sonst die Kapazität der Knoten N2 bzw. N3 als Parasitärkapazität für den Bootstrap-Vorgang stören würde.

    [0016] Beendet wird ein derartiger Zyklus zweckmäßig, indem zuerst der C-Steuerimpuls abgeschaltet wird, um zu verhindern, daß über die leitenden Flipflop-Transistoren beim Übergang des R-Steuerimpulses auf VH unnötige Gleichstromverluste auftreten.

    [0017] Ergänzt man die beschriebene Schaltung entspechend Fig. 1 in der dort in unterbrochenen Linien gezeigten Weise durch einen Transistor 11 und einen Kondensator C2, bietet die Schaltung zusätzlich die Möglichkeit, daß das TTL-Eingangssignal S bereits vor dem Ende der Selektion seinen Zustand wieder ändern kann. Der Feldeffekttransistor T11 wird an seinem Gate vom R-Impuls gesteuert. Zu der Zeit, in der S seinen gültigen Wert ("Null" oder "Eins) aufweisen muß, ist der Transistor T11 voll leitend und das Eingangssignal wird direkt zum Gate des Transistors 10 und zum Kondensator C2 durchverbunden. C2 dient dabei zur Stabilisierung der Spannung am Gate des Transistors 10, wenn der Transistor 11 ausgeschaltet ist. Wird am Ende der Ruhephase der Steuerimpuls R abgeschaltet, hat das Eingangssignal S infolge des dann gesperrten Transistors 11 keinen Einfluß mehr auf den übrigen Schaltungsteil der Adreßverriegelungsschaltung. Auf der zugehörigen Eingangsleitung für das TTL-Adreßsignal können dann (d.h. für t > t1) bereits wieder Potentialänderungen zugelassen werden, woran in der Regel ein großes Interesse besteht. Ein solcher Eingangssignalwechsel ist in Fig. 2 in unterbrochenen Linien angedeutet.

    [0018] Wie bereits dargestellt wurde, nutzt die vorliegende Erfindung zur Pegelanpassung und Phasenaufspaltung eines TTL-Eingangssignals bzw. eines damit vergleichbaren Signals die Empfindlichkeit und besondere Verstärkerwirkung eines Verriegelungsschaltkreises aus. Dabei werden über eine besonders ausgeführte Ansteuerung in Abhängigkeit von dem jeweiligen Eingangssignalzustand entgegengesetzt gerichtete Unsymmetrien in dem zunächst noch nicht gesetzten Flipflop erzeugt. Die beiden zu unterscheidenden Eingangszustände bewirken zwischen den Kreuzkopplungsknoten des Verriegelungsschaltkreises Differenzspannungen mit entgegengesetztem Vorzeichen. Bei der nur einseitigen Ansteuerung eines der Kreuzkopplungsknoten wird dessen Potential im einen Fall durch einen verhältnismäßig kleinen Entladestrom abgesenkt und im anderen Fall durch Einkopplung eines kleinen Ladungsbetrages gegenüber dem anderen Kreuzkopplungsknoten angehoben. Die damit im inaktiven bzw. isolierten Zustand des Flipflops vorgenommene Voreinstellung wird anschließend beim Setzen des Flipflops endgültig verriegelt.

    [0019] Für die schaltungsmäßige Auslegung der Ansteuerung des Kreuzkopplungsknotens, z. B. N2 in Fig. 1, über den Transistor 10 und den Kondensator C1 ist dabei folgendes zu beachten: Es muß gewährleistet sein, daß die über C1 zustandekommende Potentialanhebung beim Auftreten des C-Steuerimpulses kleiner gehalten wird als die evtl. vorher erfolgte Potentialabsenkung über den Feldeffekttransistor 10. Oder mit anderen Worten: Die Auslegung des Ansteuerungszweiges mit 10 und C1 muß gewährleisten, daß im Falle eines Eingangssignales S mit dem oberen Spannungspegel der Entladeeffekt über den Transistor 10 größer ist als die über C1 zustandekommende Potentialanhebung. Ein typischer Wert für die durch Entladung über den Transistor 10 bewirkte Potentialabsenkung beträgt größenordnungsmäßig etwa 0,3 V. Typisch für die durch Potentialanhebung über C1 erzielte Differenzspannung ist etwa ein Wert von 0,15 V. Setzt man demnach für die Potentialabsenkung einen bestimmten Wert AV voraus, lassen sich unter Zugrundelegung der am betreffenden Schaltunqsknoten, z. B. N2, wirksamen Kapazitätswerte die entsprechenden Werte für den erforderlichen Entladestrom durch den Transistor 10 bzw. dessen Zeitdauer ermitteln. Typische Werte sind größenordnungsmäßig etwa ein Entladestrom von 40 uA über eine Zeit von z. B. 15 ns. Diese für eine Spannungsabsenkung am Knoten N2 zur Verfügung stehende Entladezeit entspricht im übrigen der Zeitdifferenz t2-t1 in Fig. 2. Aus dem Wert für den zuzulassenden Entladestrom läßt sich dann schließlich bei gegebenen Spannungspegeln für R und S die zugehörige Geometrie (W/L) des Transistors 10 festlegen, z. B. 35/3,5. In gleicher Weise läßt sich bei vorausgesetztem AV für die Spannungsanhebung über C1 aus der am Kreuzkopplungsknoten wirksamen (Streu-)Kapazität, den Pegelwerten für den Steuerimpuls C sowie den Flipflop-Parametern der zugehörige Wert für C1 ermitteln. Ein im vorgenannten Zusammenhang typischer Wert liegt größenordnungsmäßig bei etwa 0,075 pF.

    [0020] Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß infolge der hohen und gleichmäßigen Aufladung der Kreuzkopplungsknoten N2 und N3 auf nahezu den Betriebsspannungswert VH der beim . Setzen des Flipflops eingeschaltete Transistor 2 oder 3 - im Gegensatz zu bekannten Schaltungen dieser Art mit geringerer Voraufladung der Kreuzkopplungsknoten - sofort sehr niederohmig wird und eine schnelle vollständige Entladung des betreffenden Kreuzkopplungsknotens ermöglicht.

    [0021] Mit der vorliegenden Erfindung ist zusammengefaßt eine sehr schnelle Schaltung zur Umsetzung von TTL-Signalen in solche mit FET-Pegeln möglich, die dazu gleichzeitig in zueinander gegenphasige Signale aufgespalten werden. Die Schaltung bietet eine kleine Eingangskapazität für die TTL-Signale, da mit ihrer Hilfe nur ein relativ kleines Differenzsignal, nicht jedoch ein voller VH-Spannungshub erzeugt werden muß. Der vorgeschlagene Adreßverriegelungsschaltkreis kommt zudem mit einem Minimum an Steuerimpulsen und Hilfsspannungsquellen aus und hat keine Gleichstrom-Verlustleistung.

    [0022] Günstig für eine Auslegung in integrierter Schaltungstochnik ist ferner der nur geringe Flächenaufwand, da das Eingangssignal nur auf einen Feldeffekttransistor geht und dieser nicht sehr groß zu sein braucht. Ferner läßt sich die Schaltung in einfacher Weise so ergänzen, daß die angelegten Eingangssignale nur relativ kurze Zeit feststehen müssen und sich bereits vor Abschluß der Selektion ihr Potential wieder ändern kann.


    Ansprüche

    1. Schaltungsanordnung in MOSFET-Technologie zur Phasenaufspaltung und Pegelumsetzung eines TTL-Eingangssignals in FET-Pegel mit einem taktgesteuerten Flipflop, dessen Kreuzkopplungsknoten über Isolationselemente mit zugehörigen Ausgangstreiberstufen gekoppelt sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

    - mit beiden Kreuzkopplungsknoten (N2, N3) sind Schaltungsmittel (8,9) zur in der Ruhephase erfolgenden Aufladung der Kreuzkopplungsknoten aus der Betriebsspannungsquelle (VH) verbunden;

    - mit einem der Kreuzkopplungsknoten (N2) ist eine Ansteuerschaltung gekoppelt, die einen ersten Schaltungszweig (S, R, 10) für eine in Abhängigkeit vom jeweiligen Eingangssignal (S) erfolgende Potentialabsenkung sowie einen zweiten Schaltungszweig (C, C1) für eine anschließende und unabhängig vom Eingangssignal vorzunehmende Potentialanhebung des betreffenden Kreuzkopplungsknotens enthält;

    - die beiden Schaltungszweige sind so ausgelegt, daß die über den zweiten Schaltungszweig zustandekommende Potentialanhebung des betreffenden Kreuzkopplungsknotens kleiner ist als eine über den ersten Schaltungszweig zustandekommende Potentialabsenkung;

    - der Eingang des zweiten Schaltungszweiges (C, C1) und der Steuertakt- bzw. Setzeingang des Flipflops (1, 2, 3) sind miteinander gekoppelt (Eingang C).


     
    2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in der Ruhephase erfolgende Aufladung der Kreuzkopplungsknoten (N2, N3) auf mindestens annähernd gleiche und über dem höchsten Eingangssignalpegel liegende Spannungswerte, insbesondere auf etwa die FET-Betriebsspannung.
     
    3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schaltungszweig einen mit seiner Drain-Source-Strecke zwischen den Kreuzkopplungsknoten (N2) und einen Steuerimpulseingang (R) angeordneten Feldeffekttransistor (10) enthält, dessen Gate mit dem Eingang für das TTL-Eingangssignal (S) verbunden ist, und daß der zweite Schaltungszweig ein kapazitives Bauelement (C1) zur Einkopplung eines definierten Ladungsbetrages auf den Kreuzkopplungsknoten (N2) beim Auftreten des das taktgesteuerte Flipflop (1, 2, 3) setzenden Steuersignals (C) enthält.
     
    4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das TTL-Eingangssignal (S) über einen in der Ruhephase leitenden Feldeffekttransistor (11) auf das Gate des im ersten Schaltungszweig enthaltenen Feldeffekttransistors (10) gekoppelt wird.
     
    5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein mit dem Gate des im ersten Schaltungszweig enthaltenen Feldeffekttransistors (10) verbundenes kapazitives Bauelement (C2) zur Stabilisierung des dort gespeicherten Eingangssignalzustandes nach Abschluß der Ruhephase.
     
    6. Verfahren zur Erzeugung phasenaufgespaltener und in FET-Pegel umgesetzter Signale aus einem TTL-Eingangssignal unter Ausnutzung der Verriegelungswirkung eines taktgesteuerten Flipflops, dadurch gekennzeichnet, daß in ein während der Ruhephase potentialmäßig symmetrisch aus der Betriebsspannungsquelle (VH) aufgeladenes Flip- flop einseitig eine elektrische Unsymmetrie eingeführt wird, die aus einer in Abhängigkeit vom Eingangssignalzustand zustandekommenden Potentialabsenkung und einer in jedem Fall im Anschluß daran vorgenommenen konstanten Potentialanhebung mit gegenüber der etwaig vorhergegangenen Potentialabsenkung geringerem Ausmaß herbeigeführt wird, und daß die daraus resultierende und vom Eingangssignalzustand abhängige elektrische Unsymmetrie anschließend in an sich bekannter Weise durch das Setzen des Flipflops und die dadurch einsetzende Verriegelungswirkung verstärkt wird.
     
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Abhängigkeit vom Eingangssignalzustand zustandekommende Potentialabsenkung durch eine definierte Entladung eines Flipflopknotens und die anschließend daran in jedem Fall vorgenommene Potentialanhebung durch eine definierte kapazitive Einkopplung auf den Flipflopknoten durchgeführt wird.
     




    Zeichnung







    Recherchenbericht