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Die
Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung zum Empfang von Daten.
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Ein
integrierter Halbleiterspeicher, beispielsweise ein DRAM (Dynamic
Random Access Memory)-Halbleiterspeicher, weist im Allgemeinen Steueranschlüsse zum
Anlegen von Steuersignalen, Adressanschlüsse zum Anlegen von Adresssignalen
und Datenanschlüsse
zum Anlegen von Daten auf. Bei einem Schreibzugriff wird an die
Steueranschlüsse
ein Schreibkommando und an die Adressanschlüsse ein Adresssignal angelegt.
Dadurch lässt
sich mindestens eine Speicherzelle eines Speicherzellenfeldes des
integrierten Halbleiterspeichers für einen Schreibzugriff aktivieren.
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Die
einzuschreibenden Daten werden an die Datenanschlüsse, die
im Halbleiterspeicher mit Empfangsschaltungen verbunden sind, angelegt.
Zu den Kenngrößen der
Spezifikation einer Empfangsschaltung zum Empfang von Daten gehören die
Setup- und Hold-Zeiten.
Mit ihnen wird die Zeit angegeben, die ein Datum mindestens an einem
der Datenanschlüsse
anliegen muss, um das Datum eindeutig und zuverlässig in den Halbleiterspeicher
einlesen zu können.
Durch die Zunahme der Zugriffsgeschwindigkeit und damit der Betriebsfrequenz
bei der Entwicklung von Halbleiterspeichern in den letzten Jahren
ist das Zeitfenster, in dem gültige
Daten an den Halbleiterspeicher angelegt werden, immer kleiner geworden.
Die Empfangsschaltungen müssen
somit innerhalb eines sehr kurzen Zeitfensters die Daten von den
Datenanschlüssen
in den Halbleiterspeicher übernehmen.
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1 zeigt eine integrierte
Schaltung ES' eines
Halbleiterspeichers, bei der ein Differenzverstärker D mit einem Eingangsanschluss
E1 zum Anlegen eines Referenzsignals VREF und mit einem Eingangsanschluss
E2 zum Anlegen eines Datensignals DQ verbunden ist. Der Differenzverstärker D vergleicht
einen Pegel des Datensignals DQ mit einem Pegel des Referenzsignals
VREF und erzeugt ausgangsseitig ein Ausgangssignal mit einem hohen oder
niedrigen Pegel, das von nachgeschalteten Verstärkern V1 und V2 verstärkt und
an einen Ausgangsanschluss A weitergeleitet wird. Von dort werden
die verstärkten
Datensignale im Allgemeinen über Schreib-/Leseverstärker einem
Speicherzellenfeld eines integrierten Halbleiterspeichers zugeführt.
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Wie
in 1 gezeigt werden
Eingangssignale des integrierten Halbleiterspeichers, wie beispielsweise
die Datensignale DQ, mit einem differenziellen Verstärker empfangen.
Problematisch wirkt sich dabei insbesondere aus, dass der differenzielle
Verstärker
nicht von differenziellen Eingangssignalen sondern von einem Eingangssignalpegel
und einem konstanten Referenzsignalpegel angesteuert wird. Beim Empfang
einer steigenden oder fallenden Flanke des Eingangssignals kommt
es dabei im Allgemeinen zu unterschiedlichen Verzögerungen.
Als Folge davon entsteht am Ausgangsanschluss A ein Ausgangssignal,
dessen Duty Cycle gegenüber
dem Eingangssignal verzerrt ist. Wenn beispielsweise dem Differenzverstärker ein
Eingangssignal zugeführt
wird, das während
einer Taktperiode zur Hälfte
der Periodendauer einen High-Pegel und zur anderen Hälfte der Periodendauer
einen Low-Pegel aufweist, so entsteht am Ausgangsanschluss A ein
Ausgangssignal bei dem der High- und Low-Pegel unterschiedlich lang
sind.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine integrierte Schaltung
anzugeben, bei der ein Eingangssignal möglichst verzerrungsfrei in
ein Ausgangssignal umgewandelt wird.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine integrierte Schaltung mit einem ersten Eingangsanschluss zum
Anlegen eines Referenzsignals und einem zweiten Eingangsanschluss
zum Anlegen eines Eingangssignals und mit einem Ausgangsanschluss
zur Erzeugung eines Ausgangssignals. Des Weiteren ist eine Eingangsempfängerschaltung
zum Empfang des Eingangssignals und des Referenzsignals und zur
Erzeugung eines ersten und zweiten Eingangssteuersignals vorgesehen.
Die Eingangsempfängerschaltung
ist dabei derart ausgebildet, dass ein jeweiliger Pegel des ersten
und zweiten Eingangssteuersignals in Abhängigkeit von einem jeweiligen
Pegel des Eingangssignals und des Referenzsignals erzeugt wird und
ein Pegelverlauf des ersten Eingangssteuersignals komplementär zu einem
Pegelverlauf des zweiten Eingangssteuersignals erzeugt wird. Darüber hinaus
weist die integrierte Schaltung eine erste Vergleicherschaltung
mit einer Eingangsseite zum Empfang des ersten und zweiten Eingangssteuersignals
und mit einer Ausgangsseite zur Erzeugung eines ersten Vergleichssignals
auf, wobei die erste Vergleicherschaltung derart ausgebildet ist, dass
sie das erste Vergleichssignal in Abhängigkeit von einem Pegel des
ersten und zweiten Eingangssteuersignals erzeugt. Des Weiteren weist
der integrierte Halbleiterspeicher eine zweite Vergleicherschaltung
mit einer Eingangsseite zum Empfang des ersten und zweiten Eingangssteuersignals
und mit einer Ausgangsseite zur Erzeugung eines zweiten Vergleichssignals
auf, wobei die zweite Vergleicherschaltung derart ausgebildet ist,
dass sie das zweite Vergleichssignal in Abhängigkeit von dem Pegel des ersten
und zweiten Eingangssteuersignals erzeugt.
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Weiter
ist eine Inverterschaltung vorgesehen, der das zweite Vergleichssignal
zur Erzeugung eines invertierten zweiten Vergleichssignals eingangsseitig
zugeführt
wird. Die integrierte Schaltung weist ferner eine Verzögerungsschaltung
auf, der das erste Vergleichssignal zur Erzeugung eines zu dem ersten
Vergleichssignal verzögerten
ersten Vergleichsignals eingangsseitig zugeführt wird. Es ist weiter eine
erste Verstärkerschaltung
zur ausgangsseitigen Verstärkung
eines der ersten Verstärkerschaltung
eingangsseitig zugeführten
Signals mit einer Eingangsseite zum Zuführen des verzögerten ersten
Vergleichssignals und einem Ausgangsanschluss zur Erzeugung eines
ersten Ausgangssignals vorgesehen. Darüber hinaus verfügt der integrierte
Halbleiterspeicher über
eine zweite Verstärkerschaltung
zur ausgangsseitigen Verstärkung
eines der zweiten Verstärkerschaltung
eingangsseitig zugeführten
Signals mit einer Eingangsseite zum Zuführen des invertierten zweiten
Vergleichssignals und einem Ausgangsanschluss zur Erzeugung eines zweiten
Ausgangssignals. Die Ausgangsanschlüsse der ersten und zweiten
Verstärkerschaltung
sind mit dem Ausgangsanschluss der integrierten Schaltung verbunden
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Gemäß einer
Weiterbildung der integrierten Schaltung ist eine Aktivierungsschaltung
zur Aktivierung/Deaktivierung der Verzögerungsschaltung mit einem
Eingangsanschluss zum Anlegen eines Aktivierungssignals vorgesehen.
Die Aktivierungsschaltung ist derart ausgebildet, dass sie in Abhängigkeit von
einem Zustand des Aktivierungssignals ausgangsseitig ein erstes
Steuersignal zur Aktivierung/Deaktivierung der Verzögerungsschaltung
erzeugt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der integrierten Schaltung ist ein erster steuerbarer Schalter zwischen
einem Anschluss zum Anlegen eines Bezugspotentials und die Eingangs seite
der ersten Verstärkerschaltung
geschaltet. Der erste steuerbare Schalter ist derart ausgebildet,
dass er in Abhängigkeit
von einem Zustand des ersten Steuersignals leitend steuerbar ist,
wobei die Eingangsseite der ersten Verstärkerschaltung im leitenden
Zustand des ersten steuerbaren Schalters mit dem Anschluss zum Anlegen
des Bezugspotentials verbunden ist.
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Eine
andere Ausführungsform
der integrierten Schaltung sieht vor, dass ein zweiter steuerbarer Schalter
zwischen einen Anschluss zum Anlegen des Bezugspotentials und die
Eingangsseite der zweiten Verstärkerschaltung
geschaltet ist. Der zweite steuerbare Schalter ist derart ausgebildet,
dass er in Abhängigkeit
von einem Zustand des ersten Steuersignals leitend steuerbar ist,
wobei die Eingangsseite der zweiten Verstärkerschaltung im leitenden
Zustand des zweiten steuerbaren Schalters mit dem Anschluss zum
Anlegen des Bezugspotentials verbunden ist.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der integrierten Schaltung sind die erste und zweite
Vergleicherschaltung derart ausgebildet, dass sie durch das Aktivierungssignal
aktivierbar sind. Die erste Vergleicherschaltung erzeugt im aktivierten
Zustand das erste Vergleichssignal in Abhängigkeit von einem Pegel des
ersten und zweiten Eingangssteuersignals. Die zweite Vergleicherschaltung
erzeugt im aktivierten Zustand das zweite Vergleichssignal in Abhängigkeit
von einem Pegel des ersten und zweiten Eingangssteuersignals.
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Eine
andere Ausführungsform
der integrierten Schaltung sieht die integrierte Schaltung mit einem
weiteren Ausgangsanschluss zur Erzeugung eines weiteren Ausgangssignals
vor. Die integrierte Schaltung umfasst des Weiteren eine weitere
In verterschaltung, der das erste Vergleichssignal zur Erzeugung
eines weiteren invertierten zweiten Vergleichssignals eingangsseitig
zugeführt
wird. Darüber
hinaus ist eine weitere Verzögerungsschaltung vorgesehen,
der das zweite Vergleichssignal zur Erzeugung eines weiteren zu
dem zweiten Vergleichssignal verzögerten zweiten Vergleichssignals
eingangsseitig zugeführt
wird. Darüber
hinaus umfasst die integrierte Schaltung eine weitere erste Verstärkerschaltung
zur ausgangsseitigen Verstärkung
eines der weiteren ersten Verstärkerschaltung
eingangsseitig zugeführten
Signals mit einer Eingangsseite zum Zuführen des weiteren verzögerten zweiten
Vergleichssignals und einem Ausgangsanschluss zur Erzeugung eines
weiteren ersten Ausgangssignals. Darüber hinaus ist eine weitere
zweite Verstärkerschaltung
zur ausgangsseitigen Verstärkung
eines der weiteren zweiten Verstärkerschaltung
eingangsseitig zugeführten
Signals mit einer Eingangsseite zum Zuführen des weiteren verzögerten zweiten
Vergleichssignals und einem Ausgangsanschluss zur Erzeugung eines
weiteren zweiten Ausgangssignals vorgesehen. Die Ausgangsanschlüsse der
weiteren ersten und zweiten Verstärkerschaltungen sind mit dem
weiteren Ausgangsanschluss verbunden.
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Eine
andere Ausführungsform
sieht eine weitere Aktivierungsschaltung zur Aktivierung/Deaktivierung
der weiteren Verzögerungsschaltung,
die mit dem Eingangsanschluss zum Anlegen des Aktivierungssignals
verbunden ist, vor. Die weitere Aktivierungsschaltung ist dabei
derart ausgebildet, dass sie in Abhängigkeit von einem Zustand
des Aktivierungssignals ausgangsseitig ein zweites Steuersignal
zur Aktivierung/Deaktivierung der weiteren Verzögerungsschaltung erzeugt.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der integrierten Schaltung umfasst die integrierte Schaltung einen
weiteren ersten steu erbaren Schalter, der zwischen einen Anschluss
zum Anlegen eines Versorgungspotentials und die Eingangsseite der
weiteren ersten Verstärkerschaltung
geschaltet ist. Der weitere erste steuerbare Schalter ist dabei
derart ausgebildet, dass er in Abhängigkeit von einem Zustand
des Aktivierungssignals leitend steuerbar ist, wobei die Eingangsseite
der weiteren ersten Verstärkerschaltung
im leitenden Zustand des weiteren ersten steuerbaren Schalters mit
dem Anschluss zum Anlegen des Versorgungspotentials verbunden ist.
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Eine
weitere Ausführungsform
der integrierten Schaltung weist einen weiteren zweiten steuerbaren
Schalter auf, der zwischen einen Anschluss zum Anlegen des Versorgungspotentials
und die Eingangsseite der weiteren zweiten Verstärkerschaltung geschaltet ist.
Der weitere zweite steuerbare Schalter ist derart ausgebildet, dass
er in Abhängigkeit
von dem Zustand des Aktivierungssignals leitend steuerbar ist, wobei
die Eingangsseite der weiteren zweiten Verstärkerschaltung im leitenden
Zustand des weiteren zweiten steuerbaren Schalters mit dem Anschluss
zum Anlegen des Versorgungspotentials verbunden ist.
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Gemäß eines
weiteren Merkmals der integrierten Schaltung weist die Eingangsempfängerschaltung
einen ersten Transistor mit einem Steueranschluss zum Anlegen eines
Steuersignals und mit einem ersten Anschluss zum Erzeugen des ersten Eingangssteuersignals
und einen zweiten Transistor mit einem Steueranschluss zum Anlegen
eines Steuersignals und mit einem ersten Anschluss zum Erzeugen
des zweiten Eingangssteuersignals auf. Der erste Anschluss des ersten
Transistors ist über
einen ersten Widerstand mit einem Anschluss zum Anlegen des Versorgungspotentials
und ein zweiter Anschluss des ersten Transistors ist über eine
Stromquelle mit einem Anschluss zum Anlegen des Bezugspotentials
verbunden. Der erste Anschluss des zweiten Transistors ist über einen
zweiten Widerstand mit dem Anschluss zum Anlegen des Versorgungspotentials
verbunden. Ein zweiter Anschluss des zweiten Transistors ist über die
Stromquelle mit dem Anschluss zum Anlegen des Bezugspotentials verbunden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der integrierten Schaltung ist die erste Vergleicherschaltung als
eine erste Differenzverstärkerschaltung
und die zweite Vergleicherschaltung als eine zweite Differenzverstärkerschaltung
ausgebildet, wobei die Differenzverstärkerschaltungen jeweils einen
ersten Eingangsanschluss zum Anlegen eines jeweiligen Eingangssignals
und einen zweiten Eingangsanschluss zum Anlegen eines jeweiligen
Referenzsignals umfassen. Der erste Anschluss des ersten Transistors der
Eingangsempfängerschaltung
ist mit dem zweiten Eingangsanschluss der ersten Differenzverstärkerschaltung
und mit dem ersten Eingangsanschluss der zweiten Differenzverstärkerschaltung
verbunden. Der erste Anschluss des zweiten Transistors der Eingangsempfängerschaltung
ist mit dem ersten Eingangsanschluss der ersten Differenzverstärkerschaltung
und mit dem zweiten Eingangsanschluss der zweiten Differenzverstärkerschaltung
verbunden.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der integrierten Schaltung ist die Inverterschaltung als ein Tri-State-Inverter
ausgebildet. Die Verzögerungsschaltung
kann als ein CMOS-Transfergate
ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die steuerbaren
Schalter und die weiteren steuerbaren Schalter jeweils als Schalttransistoren
ausgebildet. Dabei können
der erste und zweite steuerbare Schalter und der weitere erste und
zweite steuerbare Schalter jeweils als Schalttransistoren von unterschiedlichem
Leitfähigkeits typ
ausgebildet sein. Eine weitere Ausführungsform der integrierten
Schaltung sieht vor, dass die erste und zweite Verstärkerschaltung
jeweils als eine Inverterschaltung ausgebildet sind.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
integrierte Schaltung zum Empfang von Daten gemäß dem Stand der Technik,
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2 eine
erste Ausführungsform
einer integrierten Schaltung zum Empfang von Daten,
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3 ein
Signalzustandsdiagramm von Signalen der integrierten Schaltung gemäß 2,
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4 eine
zweite Ausführungsform
einer integrierten Schaltung zum Empfang von Daten,
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5 eine
dritte Ausführungsform
einer integrierten Schaltung zum Empfang von Daten,
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6 eine
erste Ausführungsform
einer integrierten Schaltung zum Empfang von Daten und zur Erzeugung
von komplementären
Ausgangssignalen,
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7 eine
zweite Ausführungsform
einer integrierten Schaltung zum Empfang von Daten und zur Erzeugung
von komplementären
Ausgangssignalen,
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8 eine
Ausführungsform
einer Inverterschaltung einer integrierten Schaltung zum Empfang von
Daten,
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9 einen
integrierten Halbleiterspeicher mit einer integrierten Schaltung
zum Empfang von Daten.
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2 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer integrierten Schaltung ES zum Empfang eines Datensignals DQ
und zur Erzeugung eines Ausgangssignal OUT. Eine Eingangsempfängerschaltung 100 ist
mit einem Eingangsanschluss E100a der integrierten Schaltung zum
Anlegen eines Referenzsignals VREF und einem Eingangsanschluss E100b der
integrierten Schaltung zum Anlegen eines Datensignals DQ verbunden.
Die Eingangsempfängerschaltung
erzeugt an einem Ausgangsanschluss A100a ein Eingangssteuersignal
Y und an einem Ausgangsanschluss A100b ein Eingangssteuersignal
Yb.
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Die
Eingangssteuersignale werden einer Vergleicherschaltung 210 und
einer Vergleicherschaltung 220 zugeführt. Dabei wird das Eingangssteuersignal
Y einem invertierenden Eingangsanschluss der Vergleicherschaltung 210 und
einem nichtinvertierenden Eingangsanschluss der Vergleicherschaltung 220 zugeführt. Das
Eingangssteuersignal Yb wird einem nichtinvertierenden Eingangsanschluss
der Vergleicherschaltung 210 und einem invertierenden Eingangsanschluss
der Vergleicherschaltung 220 zugeführt.
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Die
Vergleicherschaltung 210 erzeugt nach einem Pegelvergleich
des Eingangssteuersignals Y und des Eingangssteuersignals Yb ausgangsseitig ein
Vergleichssignal A. Das Vergleichssignal A wird einer Verzögerungsschaltung 50 eingangsseitig
zugeführt.
Nach einer Verzögerung
des Vergleichssig nals A um eine Verzögerungszeit τ erzeugt
die Verzögerungsschaltung 50 ausgangsseitig
ein verzögertes Vergleichssignal
Adel, das einer Eingangsseite einer Verstärkerschaltung 310 zugeführt wird.
Die Vergleicherschaltung 220 erzeugt ausgangsseitig nach
einem Vergleich des ersten und zweiten Eingangssteuersignals Y und
Yb ausgangsseitig ein Vergleichssignal B, das einer Inverterschaltung 40 zugeführt wird. Nach
Invertierung des Vergleichssignals B erzeugt die Inverterschaltung
ausgangsseitig ein invertiertes Vergleichssignal Binv, das einer
Eingangsseite einer Verstärkerschaltung 320 zugeführt wird.
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Die
Verstärkerschaltung 310 verstärkt das verzögerte Vergleichssignal
Adel und erzeugt ausgangsseitig ein Ausgangssignal Adel_v, das einem Ausgangsanschluss
A300 der integrierten Schaltung zugeführt wird. Die Verstärkerschaltung 320 erzeugt nach
Verstärkung
des invertierten Vergleichssignals Binv ausgangsseitig ein Ausgangssignal
Binv_v, das ebenfalls dem Ausgangsanschluss A300 der integrierten
Schaltung zugeführt
wird. Aus der Überlagerung
der Ausgangssignale Adel_v und Binv_v entsteht am Ausgangsanschluss
A300 das Ausgangssignal OUT der integrierten Schaltung.
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Die
prinzipielle Funktionsweise der integrierten Schaltung der 2 wird
im Folgenden anhand von 3 erläutert. 3 zeigt
ein Signalflussdiagramm von Signalen der integrierten Schaltung
zum Empfang von Daten gemäß 2.
In einer ersten Signalzeile ist der Verlauf des Datensignals DQ
um den konstanten Pegel des Referenzsignals VREF dargestellt. Das
Datensignal DQ weist einen Duty Cycle von 50 Prozent auf. Innerhalb
einer Taktperiode haben daher der Low- und High-Pegel die gleiche Zeitdauer. In der
zweiten Signalzeile ist der Verlauf der Eingangssteuersignale Y
und Yb dargestellt.
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Die
Eingangsempfängerschaltung 100 erzeugt
aus dem singleended-Datensignal DQ die differenziellen Eingangssteuersignale
Y und Yb. Wie in 3 dargestellt sind die beiden
Signalverläufe
geringfügig
gegeneinander versetzt. Im Allgemeinen tritt bereits nach der Verstärkung des
Datensignals DQ durch die Eingangsempfängerschaltung 100 eine Signalverzerrung
in Bezug auf den Duty Cycle auf.
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Während die
Eingangsempfängerschaltung 100 nur
eine geringe Verstärkung
des Datensignals DQ in die differenziellen Eingangssteuersignale
Y und Yb bewirkt, werden die differenziellen Eingangssteuersignale
Y und Yb in einer zweiten Stufe, die aus den Vergleicherschaltungen 210 und 220 gebildet
werden, auf CMOS-Pegel beziehungsweise auf Pegel mit einer Amplitude
der Betriebsspannung der integrierten Schaltung verstärkt. Da
die Vergleicherschaltung 210 und 220 von dem Eingangssteuersignalen
Y und Yb an unterschiedlichen Eingangsanschlüssen angesteuert werden, ist
der in der dritten Signalzeile dargestellte Signalverlauf des Vergleichssignals
B invertiert zu dem in der vierten Signalzeile dargestellten Signalverlauf
des Vergleichssignals A. Des Weiteren wird deutlich, dass die Vergleichssignale
A und B in Bezug auf ihren Duty Cycle gegenüber dem Datensignal DQ verzerrt
sind. Das Vergleichssignal B weist für den High-Pegel einen Duty Cycle
größer 50 Prozent
und für
den Low-Pegel einen Duty Cycle kleiner als 50 Prozent auf. Das Vergleichssignal
A weist hingegen für
den Low-Pegel einen Duty Cycle kleiner als 50 Prozent und für den High-Pegel
einen Duty Cycle, der größer als
50 Prozent ist, auf.
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In
der fünften
Signalzeile sind die Verläufe des
invertierten Vergleichssignals Binv und des verzögerten Vergleichssignals Adel
dargestellt. Nach Invertierung des Vergleichssignals B stimmen die
fallenden Flanken des verzögerten
Vergleichssignals Adel und des invertierten Vergleichssignals Binv überein.
In Abhängigkeit
von der Verzögerungszeit τ der Verzögerungsschaltung 50 sind
die steigenden Flanken des invertierten Vergleichssignals Binv und des
verzögerten
Vergleichssignals Adel jedoch zueinander versetzt.
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In
der sechsten Signalzeile ist der Verlauf des Ausgangssignals OUT
dargestellt, der aus einer Überlagerung
des von der Verstärkerschaltung 310 erzeugten
Ausgangssignal Adel_v und des von der Verstärkerschaltung 320 erzeugten
Ausgangssignals Binv_v erzeugt wird. Die beiden Verstärkerschaltungen 310 und 320 wirken
als eine Mischerschaltung beziehungsweise als ein Flankendiskriminator,
die gegeneinander treiben. Aus der gemeinsamen fallenden Flanke
F1 beider Signale entsteht nach der Mischung nach einer Zeit t1
eine steigende Flanke F1' des
Ausgangssignals OUT. Die beiden auseinanderfallenden steigenden
Flanken F2a des verzögerten Vergleichssignals
Adel und F2b des invertierten Vergleichssignals Binv werden durch
die gegeneinander treibenden Verstärkerschaltungen 310 und 320 in
der Weise zusammengemischt, dass aus einer mittleren steigenden
Flanke F2 nach einer Zeit t2 eine fallende Flanke F2' des Ausgangssignals
OUT entsteht.
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Wie 3 zeigt,
weist das Ausgangssignal OUT einen Duty Cycle von 50 Prozent High-Pegel
zu 50 Prozent Low-Pegel auf. Dies entspricht auch dem Duty Cycle
des Eingangssignals. Die Verzögerungsschaltung 50 ist
so auszulegen, dass die Signallaufzeit im unteren Signalpfad der
integrierten Schaltung der 2, der aus
der Vergleicherschaltung 210, der Verzögerungsschaltung 50 und
der Verstärkerschaltung 310 gebildet
wird, und die Signallaufzeit im oberen Signalpfad der integrierten
Schaltung der 2, der aus der Vergleicherschal tung 220,
der Inverterschaltung 40 und der Verstärkerschaltung 320 gebildet
wird, gleich groß sind.
Dadurch wird gewährleistet,
dass die fallenden Flanken des invertierten Vergleichssignals Binv
und des verzögerten
Vergleichssignals Adel zusammenfallen. Durch die Verwendung von
zwei Parallelpfaden in der integrierten Schaltung gemäß 2,
die gegeneinander treiben, wird ein inherenter Fehler, der insbesondere
in den Vergleicherschaltungen 210 und 220 entsteht,
heraus gemittelt.
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4 zeigt
eine detaillierte Ausgestaltung der integrierten Schaltung der 2.
Die Eingangsempfängerschaltung 100 umfasst
einen Transistor 11, dessen Gate-Anschluss G11 mit dem
Eingangsanschluss E100a der integrierten Schaltung zum Anlegen des
Referenzsignals VREF verbunden ist. Der Transistor 11 ist über einen
Widerstand 13 mit einem Versorgungsanschluss V1 zum Anlegen
einer Versorgungsspannung VDD und über einen Anschluss S11 mit
einem gemeinsamen Knotenpunkt G verbunden, der wiederum über eine
Stromquelle 15 an einem Versorgungsanschluss V2 zum Anlegen
einer Bezugsspannung VSS anliegt.
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Des
Weiteren weist die Eingangsempfängerschaltung 100 einen
Transistor 12 auf, dessen Gate-Anschluss G12 mit dem Eingangsanschluss E100b
zum Anlegen des Datensignals DQ verbunden ist. Ein Anschluss D12
des Transistors 12 ist über
einen Widerstand 14 mit dem Anschluss V1 zum Anlegen der
Versorgungsspannung VDD verbunden. Ein Anschluss S12 ist über den
gemeinsamen Knotenpunkt G mit der Stromquelle 15 und dem
Versorgungsanschluss V2 zum Anlegen des Bezugspotenzials VSS verbunden.
An dem Anschluss D11, der im Falle der Verwendung eines Feldeffekttransistors
einem Drain-Anschluss des Feldeffekttransistors 11 entspricht,
wird das Eingangssteuersignal Y erzeugt, das einem Eingangsanschluss
E221 der Vergleicherschaltung 220 und einem Eingangsanschluss
E212 der Vergleicherschaltung 210 zugeführt wird. An dem Anschluss
D12, der bei Verwendung eines Feldeffekttransistors einem Drain-Anschluss
des Feldeffekttransistors 12 entspricht, wird das Eingangssteuersignal
Yb erzeugt, das einem Eingangsanschluss E211 der Vergleicherschaltung 210 und
einem Eingangsanschluss E222 der Vergleicherschaltung 20 zugeführt wird.
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Die
Vergleicherschaltungen 210 und 220 sind jeweils
als Differenzverstärkerschaltungen
ausgebildet, die zwischen einem Anschluss zum Anlegen des Versorgungspotenzials
VDD und einem Anschluss zum Anlegen des Bezugspotenzials VSS geschaltet
sind. Die Vergleicherschaltung 210 umfasst einen Eingangstransistor 211,
dessen Steueranschluss mit dem Eingangsanschluss E211 verbunden ist,
und einen Transistor 212, dessen Steueranschluss mit dem
Eingangsanschluss E212 verbunden ist. Die Vergleicherschaltung 220 weist
einen Transistor 221, dessen Steueranschluss mit dem Eingangsanschluss
E221 verbunden ist, und einen Transistor 222 auf, dessen
Steueranschluss mit dem Eingangsanschluss E222 der Vergleicherschaltung 220 verbunden
ist.
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Die
Differenzverstärkerschaltung 210 erzeugt
ausgangsseitig an einem Ausgangsanschluss A210 das Vergleichssignal
A, das der Verzögerungsschaltung 50 eingangsseitig
zugeführt
wird. Die Verzögerungsschaltung 50 ist
als ein CMOS-Transfergate 51 ausgebildet. Sie umfasst die
beiden Transistoren 52 und 53, wobei die beiden
Transistoren von unterschiedlichem Leitfähigkeitstyp ausgebildet sind. Die
Verzögerungszeit τ lässt sich über entsprechende
Dimensionierung der Transfer-Transistoren 52 und 53 vorgeben
und ist so zu wählen,
dass die Signallaufzeit in den beiden Signalpfaden nach den Vergleicher schaltungen 210 und 220 gleich
groß sind. Das
von der Verzögerungsschaltung 50 erzeugte verzögerte Vergleichssignal
Adel wird der Verstärkerschaltung 310,
die als Inverterschaltung ausgebildet ist, zugeführt. Ein Ausgangsanschluss
A310 der Inverterschaltung 310 ist mit dem Ausgangsanschluss A300
der integrierten Schaltung zur Erzeugung des Ausgangssignals OUT
verbunden.
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Das
Vergleichssignal B wird an einem Ausgangsanschluss A220 des Differenzverstärkers 220 erzeugt
und einer Eingangsseite der Inverterschaltung 40 zugeführt, die
ausgangsseitig das invertierte Vergleichssignal Binv erzeugt und
einer Eingangsseite der als Inverterschaltung ausgebildeten Verstärkerschaltung 320 zuführt. Die
Inverterschaltung 320 ist ausgangsseitig mit dem Ausgangsanschluss
A300 der integrierten Schaltung zur Erzeugung des Ausgangssignals
OUT verbunden.
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Zur
Aktivierung der integrierten Schaltung der 4 ist die
Eingangsseite der Verzögerungsschaltung 50 über einen
steuerbaren Schalter 213, der als p-Kanal-Feldeffekttransistor
ausgebildet ist, mit einem Anschluss zum Anlegen der Versorgungsspannung
VDD verbunden. Ebenso ist eine Eingangsseite der Inverterschaltung 40 über einen
steuerbaren Schalter 223, der ebenfalls als ein p-Kanal-Feldeffekttransistor
ausgebildet ist, mit einem Anschluss zum Anlegen der Versorgungsspannung VDD
verbunden. Durch Anlegen eines Zustands eines Aktivierungssignals
ENS an die Steueranschlüsse
der steuerbaren Schalter 213 und 223 werden die steuerbaren
Schalter gesperrt oder leitend gesteuert.
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Wenn
die steuerbaren Schalter 213 und 223 gesperrt
und somit hochohmig geschaltet sind, liegen die Potenziale der Vergleichssignale
A und B an der Verzögerungsschaltung 50 bezie hungsweise
der Inverterschaltung 40 an. In diesem Fall befindet sich die
integrierte Schaltung im aktivierten Zustand. Wenn die steuerbaren
Schalter durch einen entsprechenden Zustand des Aktivierungssignals
ENS leitend gesteuert sind, ist der Anschluss zum Anlegen der Versorgungsspannung
VDD niederohmig mit der Eingangsseite der Verzögerungsschaltung 50 beziehungsweise
der Inverterschaltung 40 verbunden. An der Inverterschaltung 40 und
der Verzögerungsschaltung 50 liegt
der Potenzialpegel der Versorgungsspannung an. In diesem Fall ist
die Schaltung deaktiviert.
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Der
hohe Potenzialpegel, der im deaktivierten Zustand der integrierten
Schaltung an der Eingangsseite der Verzögerungsschaltung 50 und
der Inverterschaltung 40 anliegt, entspricht einem logischen
High-Zustand. Durch die hintereinander geschalteten Inverterschaltungen 40 und 320 entsteht an
einem Ausgangsanschluss A320 der Inverterschaltung 320 ebenfalls
ein hoher Potenzialpegel. Der hohe Potenzialpegel liegt durch das
permanent leitend gesteuerte Transfergate 51 auch an der
Eingangsseite der Inverterschaltung 310 an. Die Inverterschaltung 310 erzeugt
an ihrem Ausgangsanschluss A310 einen niedrigen Potenzialpegel.
Durch den hohen Potenzialpegel am Ausgangsanschluss A320 und den
niedrigen Potenzialpegel am Ausgangsanschluss A310 fließt zwischen
beiden Anschlüssen
ein hoher Querstrom.
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5 zeigt
eine dazu verbesserte Schaltungsanordnung, mit der sich der Querstrom
im deaktivierten Zustand der integrierten Schaltung vermeiden lässt. Die
von der Eingangsempfängerschaltung 100 erzeugten
Eingangssteuersignale Y und Yb werden an die beiden Parallelzweige,
die aus der Vergleicherschaltung 210, der Verzögerungsschaltung 50 mit
dem CMOS-Transfergate 51 und
der Inverterschaltung 310 sowie aus der Vergleicherschaltung 220,
der Inverterschaltung 40 und der Inverterschaltung 320 gebildet
werden, weitergeleitet.
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Die
beiden Differenzverstärkerschaltungen 210 und 220 sind
als aktivierbare Differenzverstärkerschaltungen
ausgebildet, die durch Anlegen eines Aktivierungssignal ENS an einen
Eingangsanschluss E60 aktivierbar sind. Das Aktivierungssignal ENS wird
dazu einem jeweiligen Aktivierungsanschluss EN der Differenzverstärkerschaltungen
zugeführt. Des
Weiteren ist eine Aktivierungsschaltung 60 vorgesehen,
die eingangsseitig mit dem Aktivierungssignal ENS angesteuert wird,
und ausgangsseitig ein Steuersignal S1 erzeugt, das je nach seinem
Zustand den CMOS-Transfertransistor 52 der Verzögerungsschaltung 50 aktiviert
beziehungsweise deaktiviert und einem Steueranschluss eines steuerbaren Schalters 70 zugeführt wird.
Der steuerbare Schalter 70 ist zwischen eine Eingangsseite
der Inverterschaltung 310 und einen Anschluss V70 zum Anlegen
der Versorgungsspannung VSS geschaltet. Des Weiteren wird das Aktivierungssignal
ENS dem CMOS-Transfertransistor 53 zugeführt, um
in Abhängigkeit
von seinem Zustand den CMOS-Transfertransistor 53 zu
aktivieren beziehungsweise zu deaktivieren.
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Im
deaktivierten Zustand der integrierten Schaltung der 5 wird
der steuerbare Schalter 70 durch Anlegen eines niedrigen
Pegels des Aktivierungssignals ENS an den Eingangsanschluss E60 leitend
gesteuert, wodurch die Eingangsseite der Inverterschaltung 310 mit
dem Bezugspotenzial VSS verbunden ist. Somit entsteht an dem Ausgangsanschluss
A310 durch die Inverterschaltung 310 ein hohes Potenzial,
sodass sowohl der Ausgangsanschluss A310 als auch der Ausgangsanschluss
A320 auf einem hohen Potenzial liegen. Dadurch wird ein Querstrom zwischen
den beiden Ausgangsanschlüssen
A310 und A320 vermieden.
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6 zeigt
eine integrierte Schaltung zum Empfang eines Datensignals DQ und
eines Referenzsignals VREF, wobei ausgangsseitig das Ausgangssignal
OUT und ein dazu komplementäres Ausgangssignal
bOUT erzeugt werden. Wie anhand von 2 erläutert, werden
zur Erzeugung des Ausgangssignals OUT die Vergleichssignale A und
B einer Schaltungseinheit 10, die aus der Verzögerungsschaltung 50 und
der Verstärkerschaltung 310 sowie aus
der Inverterschaltung 40 und der Verstärkerschaltung 320 gebildet
wird, zugeführt.
Des Weiteren ist eine Schaltungseinheit 10' vorhanden, die den gleichen Schaltungsaufbau
wie die Schaltungseinheit 10 aufweist. Das Vergleichssignal
A wird jedoch bei der Schaltungseinheit 10' dem oberen Signalpfad, der aus
der Inverterschaltung 40 und der Vergleicherschaltung 320 gebildet
wird, zugeführt.
Das Vergleichssignal B wird hingegen dem unteren Signalpfad, der
aus der Verzögerungsschaltung 50 und der
Verstärkerschaltung 310 gebildet
wird, zugeführt. Dadurch
entsteht am Ausgangsanschluss A300' ein zu dem Ausgangssignal OUT invertiertes
Ausgangssignal bOUT.
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Es
wird somit durch die Schaltungsvariante der 6 ermöglicht,
das komplementäre
Ausgangssignal bOUT wie das Ausgangssignal OUT direkt aus den Vergleichssignalen
A und B zu erzeugen. Dadurch kann das komplementäre Signal bOUT ohne jeglichen
Versatz zu dem Ausgangssignal OUT phasengleich erzeugt werden. Durch
die invertierte Ansteuerung der Schaltungseinheiten 10 und 10' ist die Schaltung
nahezu unabhängig
von Prozessschwankungen und dadurch sehr stabil.
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7 zeigt
die in 6 dargestellte Schaltungsanordnung in einem höheren Detaillierungsgrad.
Die integrierte Schaltung ist ähnlich
der integrierten Schaltung aus 5 durch
Ansteuerung eines Eingangsanschlusses E60 mit einem Aktivierungssignal
ENS aktivierbar beziehungsweise deaktivierbar. Im Unterschied zur
Schaltung aus 5 ist die Inverterschaltung 40 durch
einen Tri-State-Inverter 41 ersetzt. Dieser ist durch Ansteuerung
mit einem entsprechenden Zustand des Aktivierungssignal ENS aktivierbar
beziehungsweise deaktivierbar. Des Weiteren ist neben dem steuerbaren
Schalter 70, der im leitenden Zustand die Eingangsseite
der Inverterschaltung 310 mit dem Bezugspotenzial VSS verbindet,
auch ein steuerbarer Schalter 80 vorgesehen, der eine Eingangsseite
der Inverterschaltung 320 mit dem Bezugspotenzial VSS verbindet.
Im deaktivierten Zustand der integrierten Schaltung, wenn beide der
als n-Kanal-Feldeffekttransistoren ausgebildeten steuerbaren Schalter 70 und 80 leitend
gesteuert sind, liegt der Ausgangsanschluss A310 als auch der Ausgangsanschluss
A320 auf einem hohen Potenzialpegel, so dass ein Querstrom zwischen
den beiden Ausgangsanschlüssen
vermieden wird.
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Die
Schaltungseinheit 10' ist
ebenfalls durch Ansteuerung mit einem entsprechenden Zustand des Aktivierungssignals
ENS aktivierbar beziehungsweise deaktivierbar. Der obere Signalpfad
der Schaltungseinheit 10' ist
durch Verwendung eines Tri-State-Inverters 41' aktivierbar
beziehungsweise deaktivierbar. Der untere Signalpfad ist durch Ansteuerung der
Verzögerungsschaltung 50' aktivierbar
beziehungsweise deaktivierbar.
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Während in
den beiden parallelen Signalpfaden der Schaltungseinheit 10 als
n-Kanal-Feldeffekttransistoren ausgebildete Pull-down-Transistoren 70 und 80 verwendet
werden, sind in den beiden parallelen Signalpfad der Schaltungseinheit 10' als p-Kanal-Feldeffekttransistoren
ausgebildete Pull-up-Transistoren
vorgesehen. Im deaktivierten Zustand der integrierten Schaltung
sind die beiden Pull-up-Transistoren 70' und 80' leitend gesteuert, so dass eine
Eingangsseite der Inverterschaltungen 310' und 320' mit einem Anschluss zum Anlegen
des Versorgungspotenzial VDD verbunden ist. Durch die Inverterschaltung 310' und 320' entsteht an
den Ausgangsanschlüssen
A310' und A320' ein niedriger Potenzialpegel,
so dass auch für
die Schaltungseinheit 10' im deaktivierten
Zustand ein Querstrom zwischen den Ausgangsanschlüssen A310' und A320' vermieden wird.
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8 zeigt
eine Ausführungsform
des Tri-State-Inverters 41 beziehungsweise 41'. Der Tri-State-Inverter
umfasst die p-Kanal-Feldeffekttransistoren
T1 und T2 und die n-Kanal-Feldeffekttransistoren
T3 und T4, die in Reihe zwischen einem Anschluss zum Anlegen des
Versorgungspotenzials VDD und einen Anschluss zum Anlegen des Bezugspotenzials
VSS geschaltet sind. Die Steueranschlüsse der Transistoren T2 und
T3 werden von den Vergleichssignalen A und B angesteuert. Der Steueranschluss
des Transistors T1 wird von dem Aktivierungssignal ENS angesteuert.
Der Steueranschluss des Transistors T4 wird über einen Inverter I ebenfalls
von dem Aktivierungssignal ENS angesteuert.
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Wenn
durch einen hohen Pegel des Aktivierungssignals ENS die Transistoren
T1 und T4 gesperrt betrieben werden, befindet sich der Tri-State-Inverter
im deaktivierten Zustand.
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9 zeigt
einen integrierten Halbleiterspeicher H, der eine Ausführungsform
der in den 2, 4, 5, 6 oder 7 gezeigten
Ausführungsform
der integrierten Schaltung ES enthält. Eine Steuereinheit SE ist
mit einem Anschluss AS zum Anlegen von Kommandosignalen KS verbunden.
Ein Adressregister AR ist mit einem Adressanschluss AA zum Anlegen
von Adresssignalen AS verbunden. Bei einem Schreibzugriff auf eine
Speicherzelle SZ, die innerhalb eines Speicherzellenfeldes SZF an
einen Kreuzungspunkt einer Wortleitung WL mit einer Bitleitung BL
angeordnet ist, wird an den Steueranschluss AS ein Schreibkommando
angelegt. Zur Auswahl der Speicherzelle SZ wird an den Adressanschluss
AA ein entsprechendes Adresssignal AS angelegt. Durch Einspeisung
eines entsprechenden Potenzialzustandes auf die Wortleitung WL wird
ein Auswahltransistor AT einer DRAM-Speicherzelle leitend gesteuert,
wodurch ein Speicherkondensator SC leitend mit der Bitleitung BL
verbunden ist.
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Zum
Einschreiben eines Datums wird an einem Datenanschluss DA ein Datensignal
DQ angelegt. Das Datensignal DQ wird dem Eingangsanschluss E100b
der integrierten Schaltung ES zugeführt. Dem Eingangsanschluss
E100a der integrierten Schaltung wird das Referenzsignal VREF zugeführt. Diese
wird durch Ansteuerung eines steuerbaren Spannungsgenerators SG
mit einer externen Versorgungsspannung Vext, die an einem Versorgungsspannungsanschluss
VA angelegt wird, erzeugt. Alternativ dazu kann das Referenzsignal VREF
auch direkt an den Versorgungsspannungsanschluss VA angelegt werden.
In diesem Fall ist der Versorgungsspannungsanschluss VA nicht über den steuerbaren
Spannungsgenerator SG sondern direkt mit dem Eingangsanschluss E100a
der integrierten Schaltung verbunden, was durch die strichlierte
Linie in 9 angedeutet ist. Die integrierte
Schaltung ES erzeugt ausgangsseitig das Ausgangssignal OUT, bei
dem der Duty Cycle des Datensignals DQ erhalten bleibt. Durch Verwendung
der in den 2 bis 9 gezeigten
Ausführungsformen
der integrierten Schaltungen ES lässt sich somit aus einem Dateneingangssignal
DQ ein verzerrungsfreies Datenausgangssignal OUT erzeugen, das dem
Speicherzellenfeld SZF zur Speicherung zugeführt wird.
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- 100
- Eingangsempfängerschaltung
- 210,
220
- Vergleicherschaltungen
- 310,
320
- Verstärkerschaltungen
- 40
- Inverterschaltung
- 41
- Tri-State-Inverter
- 50
- Verzögerungsschaltung
- 60
- Aktivierungsschaltung
- A,
B
- Vergleichssignal
- Adel
- verzögertes Vergleichssignal
- AR
- Adressregister
- AT
- Auswahltransistor
- Binv
- invertiertes
Vergleichssignal
- BL
- Bitleitung
- D
- Differenzverstärker
- DQ
- Datensignal
- ES
- integrierte
Schaltung zum Empfang von Daten
- H
- integrierter
Halbleiterspeicher
- KS
- Kommandosignal
- OUT
- Ausgangssignal
- SC
- Speicherkondensator
- SE
- Steuereinheit
- SG
- steuerbarer
Spannungsgenerator
- SZ
- Speicherzelle
- SZF
- Speicherzellenfeld
- V
- Verstärkerschaltung
- VREF
- Referenzsignal
- WL
- Wortleitung
- Y,
Yb
- Eingangssteuersignal