DE3330383A1

DE3330383A1 - Eingangsverstaerkerschaltung mit verbesserter rauschfreiheit

Info

Publication number: DE3330383A1
Application number: DE19833330383
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Itami Hyogo Yamada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-08-23
Filing date: 1983-08-23
Publication date: 1984-03-15
Also published as: US4596939A; DE3330383C2; JPS5936405A

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATENT-UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. W. EITLE ■ DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GDRG

DIPL-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

- 6 - 30 094 q/gt

MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA Tokyo / JAPAN

Eingangsverstärkerschaltung mit verbesserter

Rauschfreiheit

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Eingangsverstärkerschaltung, die in einer integrierten Halbleiterschaltung verwendbar ist.

In einer integrierten Halbleiterschaltung treten Rauschsignale bevorzugt am Eingangsanschluß von Eingangsverstärkerschaltungen auf. Wenn solch ein externes Rauschsignal wahllos auf eine Eingangsverstärkerschaltung übertragen wird, kann die integrierte Schaltung fehlerhaft . arbeiten. Um nun diese Schwierigkeit zu beheben, kann eine Eingangsverstärkerschaltung verwendet werden, die auf einer Schmitt-Trigger-Schaltung basiert.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung als Beispiel für eine konventionelle Eingangsverstärkerschaltung, in der eine Schmitt-Trigger-Schaltung verwendet wird, die sich aus N-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren (FETs) zusammensetzt. In Fig. 1 ist mit 1 ein Schmitt-Trigger-Verstärker, mit 2 ein Eingangsanschluß, mit 3 ein Ausgangsanschluß, mit 4 ein erster Spannungsquellenanschluß für die Zuschaltung einer Spannung

ARABELLASTRASSE A · D-SOOO MDNCHEN 81 . TELEFON CO8E0 911OS7 ■ TELEX O5-29619 CPATHEJ · TELEKOPIERER 9183

V_DD zum Betrieb des Schmitt-Trigger-Verstärkers 1, und mit 5 eine Rückfuhrungsverbindung bzw. Rückleitung zur Erzeugung einer Rückleitungsspannung V₃₅, wie z.B. Erdpotential bezeichnet. "Die Rückleitung ist bzw. bildet einen zweiten Spannungsquellenanschluß. Ein Feldeffekttransistor 6 ist vom .Verarmungstyp, während die Feldeffektransistoren 7 und 8 vom Anreicherungstyp sind. Die Feldeffektransistoren 7 und 8 sind an einem Verbindungspunkt 9 miteinander verbunden und bilden eine Serienschaltung. Der Eingangsanschluß 2 ist mit den Steuerelektroden (Gate) der Feldeffekttransistoren 7 und 8 verbunden. Die Feldeffekttransistoren 6 und 7 sind an einem Anschlußpunkt miteinander verbunden, der außerdem mit dem Gate des Feldeffekttransistors 6, mit dem Gate eines weiteren Feldeffekttransistors 10 vom Anreicherungstyp und mit dem Ausgangsanschluß 3 verbunden ist. Die Quelle- und Senke-Elektroden des Feldeffekttransistors 10 sind jeweils mit dem Spannungsquellenanschluß 4 und mit dem Anschlußpunkt 9 verbunden.

Die Eingangsverstärkerschaltung arbeitet beim Anlegen eines Signals an den Eingangsanschluß folgendermaßen, wobei angenommen wird, daß das Eingangssignal ein logisch positives Signal ist.

In dem Fall, in dem eine Spannung, die geringer als die Schwellwertspannung des Feldeffekttransistors 8 ist, dem Eingangsanschluß 2 zugeführt wird, wird der Schmitt-Trigger-Verstärker 1 in einem stabilen Zustand gehalten. Die Feldeffekttransistoren 7 und 8 sind in diesem Falle nicht leitend (ausgeschaltet). Da der Feldeffekttransistor 6 ein MOS-Transistor vom Verarmungstyp ist, weist das Potential am Ausgangsanschluß 3 einen hohen Pegel auf. Da der

Ausgangsanschluß sich auf hohem Pegel befindet, wird der Feldeffekttransistor 10 leitend gemacht. Auf diese Weise ist das Potential an dem Verbindungspunkt 9 sehr viel höher als das an dem Eingangsanschluß 2. 5

Wenn das Potential am Eingangsanschluß 2 die Schwellwertspannung V_g des Feldeffekttransistors 8 überschreitet, wird der Feldeffekttransistor 8 in den leitenden Zustand überführt. Das bedeutet, daß er sich in einem Niedrig-impedanzzustand befindet, so daß der Strom von der Quelle des Rückkopplungs-Feldeffekttransistors 10 durch den Feldeffekttransistor 8 über den Verbindungspunkt 9 fließt. In dieser Betriebsweise ist der Feldeffekttransistor 7 nicht leitend, was bedeutet, daß er einen hohen Impedanzzustahd aufweist. Wenn die Eingangsspannung weiter ansteigt und die Summe V_TTT des Schwellwertes V__n des Feldeffekttranistors 7 und des Potentials Vg„ an der Verbindungsstelle 9 überschreitet, werden beiden Feldeffekttransistoren 7 und 8 leitend. Das Potential am Ausgangsanschluß 3 wird dann auf den niedrigen Spannungspegel gesetzt, wobei der Feldeffekttransistor 10 in den nichtleitenden Zustand überführt wird. Sogar wenn die Eingangsspannung den oben beschriebenen Wert V_T„ übersteigt, wird dieser Zustand aufrecht-

XxI

erhalten. Die Beziehung zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung ist in Fig. 2 durch die Kurve a dargestellt.

In dem Fall, in dem die Eingangsspannung ausgehend von einem Wert der größer ist als der Wert V_XTT abnimmt, arbei-

Xn tet die Schaltung folgendermaßen. Wenn die Eingangsspannung geringer wird als die Summe V_TT der Schwellwertspan-

XXi

nung V_7L des Feldeffekttransistors 7 und des Potentials Vq_l am Verbindungspunkt 9, wird der Feldeffekttransistor

7 in den nichtlietenden Zustand überführt. Da der Feldeffekttransistor 6 ein MOS-Transistor vom Verarmungstyp ist, wird das Potential des Ausgangsanschlusses 3 sodann auf einen hohen Pegel durch den Feldeffekttransistor 6 angehoben. Das Potential V_g am Verbindungspunkt 9 wird dann, wenn der Feldeffekttransistor 7 vom Niedrig-impedanzzustand in den hohen Impedanzzustand überführt wird/ niedriger als das Potential V_gR an diesem Punkt, wenn der hohe Impedanzzustand des Feldeffekttransistors 7 in den Niedrig-Impedanz2ustand wechselt. Demzufolge ist die Eingangsspannung V_T„ dann, wenn sie sich vom Niedrig-Ircpedanzstand des Feldeffekttransistors 7 in den hohen Impedanzzustand bewegt, niedriger als in dem Falle, in dem der hohe Impedanzzustand des Feldeffekttransistors 7 in den Niedrig-Impedanz zustand geändert wird. Die Beziehung zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung ist in dieser Betriebsweise durch den Kurvenverlauf b in Fig.

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2 dargestellt.

Die Schmitt-Trigger-Verstärkerschaltung mit ihrem zuvor beschriebenen Aufbau hat somit zwei unterschiedliche Schwellwert spannungen: Die Schwellwertspannung V_XTJ verschiebt die Eingangsspannung von einem Niedrigpegel zu einem hohen Pegel, während die Schwellwertspannung V__

XL die Eingangsspannung von einem hohen Pegel zum niedrigen Pegel verschiebt. Demzufolge besteht in einer Schmitt-Trigger-Verstärkerschaltung 1 gemäß dem zuvor beschriebenen Aufbau eine geringe Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Betriebsweise im Zusammenhang mit einem Rauscheingangssignal, welches von einem Niedrigpegel zu einem hohen Pegel anwächst und mit einem Rauscheingangssignal, welches von einem hohen Pegel auf den Niedrigpegel abfällt, und zwar verglichen mit einer Eingangsverstärkerschaltung, die

nur einen Schwellwert V„ (V_x„ > V,, > V_XT) aufweist.

N lh IN IJj

Dies wird im folgenden im Detail anhand der Fig. 3 beschrieben.

Fig. 3 zeigt einen Eingangsspannungsverlauf A und eine Ausgangsspannungswellenform B, die von der Wellenform A abgeleitet ist. Wenn eine Rauscheingangsspannung größer als V_n ist (die Schwellwertspannung in einer Eingangsverstärkerschaltung hat nur eine Schwellwertspannung), aber niedriger als V_x„ ist, dann bleibt die Ausgangsspan-

lri

nung unverändert. Wenn außerdem die Eingangsspannung größer als der Schwellwert ist, die Ausgangsspannung auf den Niedrigwert abfällt und die Rauscheingangsspannung geringer ist als der Wert V_x^, bleibt die Ausgangsspannung ebenfalls im ungeänderten Zustand.

In der zuvor beschriebenen Schmitt-Trigger-Verstärkerschaltung 1 ist es theoretisch möglich, die Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Arbeitsweise durch Anheben der Schwellwertspannung V_x„ und durch Absenken der Schwellwertspannung V_XT zu vermindern. In der Praxis jedoch ist es schwierig diese Spannungen präzise einzustellen, und zwar auf gewünschte Pegelwerte, da die Spannungen von den elektrischen Charakteristiken einer nichtdargestellten Signalquellenschaltung abhängen, die mit dem Eingangsanschluß 2 verbunden ist. So ist es ziemlich schwierig, die Schmitt-Trigger-Verstärkungsschaltung 1 so auszubilden, daß Rauschsignale wie gewünscht beseitigt werden.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten der bekannten Schaltung schafft die Erfindung eine Eingangsverstärkerschaltung, in der aufgrund der Tatsache, daß die Pulsbreite eines Rauschsignals im allgemeinen kleiner ist als die

Pulsbreite eines eine Information beinhaltenden Eingangssignals, eine Verzögerungsschaltung in die Rückkopplungsschleife einer Schmitt-Trigger-Verstärkungsschaltung eingefügt wird, um auf diese Weise die Wirkung eines Rauschsignales zu eliminieren, welches eine eingestellte Schwellwertspannung übersteigt, jedoch eine geringe Breite aufweist.

Insbesondere umfaßt die Erfindung eine Eingangsverstärkerschaltung unter Einbeziehung einer Schmitt-Trigger-Schaltung mit einem Eingangsanschluß, einem Ausgangsknotenpunkt und einem Rückkopplungsknotenpunkt mit der am Ausgangsknotenpunkt auftretenden Spannung, die eine Hysteresecharakteristik bezüglich einer Eingangsspannung aufweist, die an den Eingangsanschluß angelegt wird. Eine Verzögerungsschaltungseinrichtung ist vorgesehen, die ein Potential an den Ausgangsknotenpunkt der Schmitt-Trigger-Schaltung auf den Rückkopplungsknotenpunkt derselben Schaltung mit einer vorgegebenen Verzögerungszeit überträgt. Hierdurch soll eine Ausgangsspannung am Ausgangsanschluß entsprechend der am Eingangsanschluß auftretenden Eingangsspannung geschaffen werden.

Die durch den Stand der Technik gegebenen Nachteile werden durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
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Im folgenden werden einige Ausführungsformen anhand der Fig. 1 bis 5 in der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltung für eine konventionelle Eingangsverstärkerschaltung auf der Basis einer Schmitt-Trigger-Schaltung,

Fig. 2 einen charakteristischen Spannungsverlauf

der Eingangsspannung in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der Schaltung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen schematischen Wellenformverlauf der Eingangsspannung sowie der Ausgangsspannung

in einem konventionellen Eingangsverstärker gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Schaltung als Ausführungsbeispiel für eine Eingangsverstärkerschaltung

gemäß der Erfindung, und

Fig. 5 einen Spannungsverlauf, in dem die Eingangsspannung gegenüber der Ausgangsspannung der Schaltung gemäß Fig. 4 dargestellt ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen demnach ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung. In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 11 eine Eingangsverstärkerschaltung, das Bezugszeichen einen Eingangsanschluß, das Bezugszeichen 13 einen Ausgangsanschluß , während mit 14 ein erster Spannungsversorgungsanschluß für den Anschluß einer Versorgungsspannung V_DD und mit 15 eine Rückführung bezeichnet ist, die als zweiter Spannungsquellenanschluß dient, und zwar für die Erzeugung einer Rückführungsspannung, wie z.B. der Massepegel. Die Eingangsverstärkerschaltung setzt sich zusammen aus η-Kanal MOS-Feldeffekttransistoren und insbesondere aus Feldeffekttransistoren 16, 20, 22, 24 und 26 vom Verar-

mungstyp und aus MOS-Feldeffekttransistoren 17, 18, 21, 23, 25 und 27 vom Anreicherungstyp. Die Transistoren 16, 17 und 18 werden im folgenden jeweils als erster, zweiter und dritter Transistor bezeichnet (zur einfacheren Kennzeichnung in der Beschreibung). Der erste, zweite und dritte Transistor 16, 17 und 18 sind in Serie zwischen dem ersten Versorgungsspannungsanschluß 17 und der Rückführung 15 geschaltet. Sie bilden so eine Eingangsschaltung I. Der Verbindungspunkt 28 des ersten und zweiten Transistors 16 und 17 arbeitet als ein Ausgangsknotenpunkt der Eingangsschaltung I, während der Verbindungspunkt 19 des zweiten und dritten Transistors 17 und 18 als ein Rückkopplungsknotenpunkt arbeitet. Das Gate des ersten Transistors 16 ist mit dem Ausgangsknotenpunkt 28 verbunden, während die Steuerelektroden des zweiten und dritten Transistors 17 und 18 an den Eingangsanschluß angeschlossen sind. Außerdem ist mit den Bezugszeichen und 21 jeweils ein Ladungstransistor und ein Treibertransistor bezeichnet, die eine erste Stufe einer Inverterschaltung bilden. 22 und 23 sind jeweils ein Ladungstransistor und ein Treibertransistor, die als zweite Stufe eine Inverterschaltung bilden. 24 und 25 sind jeweils ein Ladungstransistor und ein Treibertransistor, die als dritte Stufe eine Inverterschaltung bilden. 26 und 27 sind jeweils ein Ladungstransistor und ein Treibertransistor, die als Endstufe eine Inverterschaltung bilden. In jeder dieser Stufen ist die Inverterschaltung zwischen dem ersten Spannungsquellenanschluß 14 und der Rückführungsleitung verbunden. Das Gate des Ladungstransistors ist mit dem Anschlußpunkt des Ladungstransistors und des Treibertransistors verbunden, welches der entsprechende Ausgangsknotenpunkt ist. Die Ausgangsknotenpunkte 29, 30 und 31 der Inverterschaltungen der ersten, zweiten und dritten Stufe

sind mit den Steuerelektroden der Treibertransistoren 23, 25 und 27 in den Inverterschaltungen der zweiten, dritten und vierten Stufe jeweils verbunden, um eine Verzögerungsschaltung II zu bilden, die aus vier in Kaskade verbundenen Invertern besteht. Das Gate des Treibertransistors 21 der ersten Stufe der Inverterschaltung ist mit dem Ausgangsknotenpunkt 28 der Eingangsschaltung I verbunden. Der Ausgangsknotenpunkt 32 der Endstufe der Inverterschaltung ist mit dem Rückkopplungsknotenpunkt 19 der Eingangsschaltung I verbunden. Das Gate des Treibertransistors in der Endstufe der Inverterschaltung ist mit dem Ausgangsanschluß 13 verbunden. Die Eingangsschaltung I und die Verzögerungsschaltung II bilden einen Schmitt-Trigger-Verstärker als eine sogenannte Eingangsverstärkerschaltung 11.

In der zuvor beschriebenen Eingangsverstärkerschaltung besteht die Verzögerungsschaltung aus vier in Kaskade verbundenen Invertern. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt. Das bedeutet, daß die Verzögerungsschaltung aus in Kaskade verbundenen Invertern bestehen kann, mit einer anderen Anzahl von Stufen, z.B. geradzahlige Anzahlen von Stufen wie z.B. zwei Stufen oder sechs Stufen.

Ein Kondensator 33 ist zwischen der Rückführungsleitung 15 und dem Gate des Treibertransistors in der zweiten Stufe der Inverterschaltung verbunden. Ähnlich ist ein Kondensator 34 zwischen der Rückführungslinie 15 und dem Gate des Treibertransistors in der Endstufe der Inverterschaltung verbunden, um die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung zu vergrößern.

Die Arbeitsweise der Eingangsverstärkerschaltung der zuvor

beschriebenen Ausgestaltung wird im folgenden beschrieben, wobei ein Signal an den Eingangsanschluß 12 gelegt wird und wobei das Eingangssignal ein logisch positives Signal ist.
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Wenn eine Spannung an den Eingangsanschluß 12 gelegt wird, die niedriger ist als die Schwellwertspannung des dritten Transistors 18, wird die Eingangsverstärkerschaltung 11 in einem stabilen Zustand gehalten. Dies bedeutet, daß der zweite und dritten Transistor 17 und 18 nichtleitend sind, während der Ausgangsknotenpunkt 28 der Eingangsschaltung I spannungsmäßig auf einen hohen Pegel durch den ersten Transistor 16 angehoben wird. Das bedeutet, daß der Feldeffekttransistor 21 durchgesteuert wird, daß der Feldeffekttransistor 23 ausgeschaltet wird, daß der Feldeffekttransistor 25 durchgesteuert wird und daß der Feldeffekttransistor 27 gesperrt wird, so daß der Ausgangsknotenpunkt 32 und der Rückkopplungsknotenpunkt 19 auf einen hohen Pegel angehoben werden. In diesem Fall befindet sich der Ausgangsknotenpunkt 31 auf niedrigem Pegel, so daß der Ausgangsknotenpunkt 31 sich ebenfalls auf niedrigem Pegel befindet.

Wenn sich die Eingangsspannung vom Niedrigpegel zum hohen Pegel ändert und dabei die Schwellwertspannung des Transistors 18 übersteigt, wird der dritte Transistor 18 in den Niedrig-Iir.pedanzzustand überführt, wobei der Strom von dem ersten Spannungsquellenanschluß über den Feldeffektransistor 26, den Ausgangsknotenpunkt 32, den Rückkopplungsknotenpunkt 19 und den dritten Transistor 18 zur Rückführungsleitung 15 fließt. Bei dieser Betriebsweise wird der zweite Transistor 17 im hohen Impedanzzustand gehalten.

Wenn die Eingangsspannung weiter ansteigt und hierbei die Summe V-_H aus dem Potential V₁„„ des Rückkopplungsknotenpunkts 19 und aus der Schwellwertspannung V„_H des zweiten Transistors 17 übersteigt, wird der zweite Transistor 17 in den Niedrig-Impedanzzustand überführt, wobei das Potential am Ausgangsknotenpunkt 28 durch den zweiten und dritten Transistor 17 und 18 in den Niedrigpegelzustand überführt wird. Daraus folgt, daß der Feldeffekttransistor 21 ausgeschaltet wird, daß der Feldeffekttransistor 23 durchgesteuert wird, daß der Feldeffekttransistor 25 gesperrt und daß der Feldeffekttransistor 27 als Folge durchgesteuert wird. Auf diese Weise entsteht eine vorgegebene Verzögerungszeit bei der Änderung der Eingangsspannung vom Niedrigpegel auf den hohen Pegel. Der Ausgangsknotenpunkt 32 und der Rückkopplungsknotenpunkt 19 werden auf Niedrigpegel gesetzt, während der Ausgangsanschluß 13 auf hohen Pegel angehoben wird. Diese Situation wird sogar aufrechterhalten, wenn die Eingangsspannung weiter ansteigt.

Der Fall, in dem die Eingangsspannung von einem Wert abfällt, der größer als der zuvor beschriebene Wert V_TTI ist, wird nun im folgenden beschrieben. Wenn die Eingangsspannung geringer wird als die Summe V__ aus dem Potential V._o_

IL Ί yL

des Rückkopplungsknotenpunktes 19 und aus der Schwellwertspannung V des zweiten Transistors 17, wird der zweite Transistors 17 in den hohen Impedanzzustand überführt, wobei der Ausgangsknotenpunkt 28 aus dem Niedrigpegel in den hohen Pegel angehoben wird. Auf diese Weise wird der Feldeffekttransistor 21 durchgesteuert, der Feldeffektransistor 23 gesperrt, der Feldeffekttransistor 25 durchgesteuert und der Feldeffekttransistor 27 gesperrt, so daß der Niedrigpegel am Ausgangsanschluß 13 erscheint. Das Potential V₁Q₁- des Rückkopplungsknotenpunktes 19 ist dann,

wenn der Niedrigimpedanzzustand des zweiten Transistors 17 wie zuvor beschrieben sich in den hohen Impedanzustand ändert, niedriger als die Spannung V₁Q₁ am Rückkopplungsknotenpunkt 19, wenn der Niedrigimpedanzzustand des zweiten Transistors 17 in den hohen Impedanzzustand wechselt. Folglich ist die Eingangsspannung V__T dann, wenn der Niedr ig.-Impedanzzustand des zweiten Transistors 17 in den hohen Impedanzzustand wechselt, niedriger als der vorhandene Pegel V₁ , wenn der hohe Impedanzzustand des zweiten Transistors 17 in den Niedrigimpedanzzustand wechselt.

Auf diese Weise bringt die Ausgangsspannung eine Hysteresecharakteristik hervor, und zwar bezüglich der Eingangsspannung. Änderungen der Ausgangsspannung werden durch eine vorgegebene Zeitperiode,gerechnet vom Zeitpunkt des Auftretens der Änderungen in der Eingangsspannung,verzögert.

Die Wirkungsweise der Eingangsverstärkerschaltung wird nun im folgenden beschrieben, wobei ein Rauschsignal auf den Eingangsanschluß 12 gelegt wird.

Zunächst wird der Fall beschrieben, in dem ein Rauschsignal am Eingangsanschluß 12 vom Niedrigpegel auf einen hohen Pegelwert ansteigt, wenn die Eingangsspannung sich auf niedrigem Pegel befindet. Wenn die Spannung des Rauschsignals am Eingangsanschluß 12 ausreichend geringer ist als der Schwellwert des dritten Transistors 18, werden die Ausgangsknotenpunkte 28 und 32 auf hohen Pegelwert gehalten. Ihre Potentiale werden durch das Rauschsignal nicht angegriffen. Wenn das Rauschsignal am Eingangsanschluß einen Pegel aufweist, der wie durch a und b in Fig. 5 angezeigt, den zweiten und dritten Transistor 17 und 18 leitend macht, wird der Ausgangsknotenpunkt 28 auf niedrigen Pegel

gesetzt. Aufgrund der Tatsache, daß ein am Eingangsanschluß jedes Inverters angelegtes Signal verzögert wird bevor der Ausgangsknotenpunkt der dritten Stufe der Inverterschaltung (Ausgangsanschluß 13) auf einen hohen Pegelwert ansteigen kann, ist bereits die Rauschsignalspannung schon wieder abgefallen. Wenn die Rauschsignalspannung geringer wird als V_IH, wird der zweite Transistor 17 gesperrt. Demzufolge wird der Ausgangsanschluß 13 daran gehindert auf einen hohen Pegelwert angehoben zu werden, obwohl der Ausgangsknotenpunkt 28 auf den hohen Pegelwert angehoben wird (der Ausgangsknotenpunkt 28 ist der Eingang zu der Inverteranordnung). Auf diese Weise wird die Ausgangsspannung durch das Rauschsignal nicht beeinträchtigt.

Obwohl die Eingangsverstärkerschaltung eine Hysteresecharakteristik der zuvor beschriebenen Art aufweist, kann die Tatsache, daß das Rauscheingangssignal abgesunken ist, erfaßt werden mit Spannungspegel V_T„, und zwar solange, wie der Rückkopplungspunkt 32 sich auf hohem Pegelwert befindet, Demzufolge wird der Wiederherstellungsbetrieb bzw. der ursprüngliche Zustand schnell wieder erreicht, wobei das " Rauschsignal wirksam beseitigt ist. Dies wird nun in größerer Ausführlichkeit in bezug auf Fig. 5 beschrieben.

Fig. 5 zeigt einen Spannungsverlauf mit der entsprechenden Charakteristik der Eingangsverstärkerschaltung nach der Erfindung. In Fig. 5 bezeichnen A eine Eingangsspannungswellenform und B eine Ausgangsspannungswellenform. Ferner ist in Fig. 5 mit A ein Spannungsimpuls bezeichnet, der ein Rauschsignal darstellt, welches nicht den Schwellwert V_ erreicht. Mit b ist ein Impuls eines Rauschsignals bezeichnet, welches den Schwellwert V_XTI übersteigt und das eine

In

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Pulsbreite aufweist, die kleiner ist als die Schaltungsverzögerungszeit. Solche Rauschsignale werden beseitigt, wobei verhindert wird, daß sie die Ausgangsspannung beeinträchtigen, wie dies aus dem Ausgangsspannungswellenverlauf B ersichtlich ist. Ein Impuls c ist ein normal angenommenes Eingangssignal, welches den Schwellwert V_T übersteigt und welches eine Impulsbreite aufweist, die größer ist als die S.chaltungsverzögerungszeit. Ein solcher Impuls c zeigt sich als Ausgangsspannungsimpuls von der Form B.

Wenn, wie zuvor beschrieben, ein Eingangssignal an den Eingangsanschluß 12 gelegt wird, das ansteigt und dann innerhalb der Verzögerungszeit der Inverteranordnung (Verzögerungsschaltung) wieder abfällt, dann wird ein solches Signal gänzlich vom Schaltungsausgang beseitigt. Wenn ein Eingangssignal auf hohem Pegelwert zumindest während der Dauer der Verzögerungszeit aufrechterhalten wird, wird es als normales Eingangssignal akzeptiert. Wenn das Eingangssignal wieder fällt, wird die Schmitt-Trigger-Charakteristik wirksam. Auf diese Weise kann die Eingangsverstärkerschaltung Rauschsignale wirksam beseitigen bzw. unterdrücken.

Während die Erfindung anhand eines Beispiels beschrieben worden ist, in dem das Eingangssignal vom Niedrigpegel auf den hohen Pegelwert angehoben wird, sollte erwähnt werden, daß das technische Konzept der Erfindung in gleicher Weise anwendbar ist auf den Fall, in dem das Eingangssignal von einem hohen Pegelwert auf den Niedrigpegelwert gesetzt wird.

In der zuvor beschriebenen Eingangsverstärkerschaltung kön-

nen der Ladungstransistor 26 und der Treibertransistor 27, die die Endstufe der Inverterschaltung bilden, der ein
Rückkopplungstreiberinverter zum Knotenpunkt 19 ist, ersetzt werden durch eine Gegentaktpufferschaltung aufgebaut aus MOS-Feldeffektransistoren vom Anreicherungstyp.

Der Ausgangsanschluß 13 kann von einem gewünschten Ladungsfeldeffekttransistor ausgehen. Außerdem ist im zuvor beschriebenen Eingangsverstärker die Verzögerungsschaltung aus Invertern aufgebaut. Jedoch kann diese Verzögerungsschaltung ersetzt werden durch eine andere Verzögerungsschaltung.

Zi

Leerseite

Claims

HOFFMANN · EITLE & PARTNER PATENT-UND RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE DIPL.-ΙΝβ. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN . DIPL.-ING. W. LEHN DIPL1-ING. K. FÜCHSLE ■ DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS ■ DIPL.-ING. K. GDRG DIPL.-ING. K. KOHLMANN ■ RECHTSANWALT A. NETTE - 1 - 39 094 g/gt MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA Tokyo / JAPAN Eingangsverstärkerschaltung mit verbesserter Rau s ch f r e ihe i t PATENTANSPRÜCHE :

1. Eingangsverstärkerschaltung,

dadurch gekennzeichnet , daß eine Eingangsschaltung (I) vorgesehen ist, die einen Eingangsanschluß , einen Ausgangsknotenpunkt und einen Rückkopplungsknotenpunkt aufweist, wobei eine Spannung am Ausgangsknotenpunkt eine Hysteresecharakteristik in bezug auf eine an dem Eingangsanschluß angelegte Eingangsspannung aufweist, und daß eine Verzögerungsschaltunganordnung (II) vorgesehen ist, um ein Potential am Ausgangsknotenpunkt der Eingangsschaltung auf den Rückkopplungsknotenpunkt der Eingangsschaltung mit einer vorgegebenen Verzögerungszeit zu übertragen und um ein Ausgangssignal an einem Ausgangsanschluß entsprechend einer am Eingangsanschluß angelegten Eingangsspannung zu erzeugen.

2. Eingangsverstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Eingangsschaltung umfaßt:

LLASTRASSE 4 . D-BOOO MÜNCHEN 81 · TELEFON COSQ^ 911O87 · TELEX O5-29618 CPATHEJ · TELEKOPIERER 81B356

einen ersten Transistor, der zwischen dem ersten Spannungsquellenanschluß und dem Ausgangsknotenpunkt angeordnet ist,

einen zweiten Transistor, der zwischen dem Ausgangsknotenpunkt und dem Rückkopplungsknotenpunkt angeordnet ist und dessen Steuerelektrode mit dem Eingangsanschluß verbunden ist, und

einen dritten Transistor, der zwischen dem Rückkopplungsknotenpunkt und dem zweiten Spannungsversorgungsanschluß angeordnet ist und dessen Steuerelektrode mit dem Eingangsanschluß verbunden ist.

3. Eingangsverstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Transistor ein MOS-Transistor vom Verarmungstyp ist, während der zweite und der dritte Transistor MOS-Transistoren vom Anreicherungstyp sind.

4. EingangsVerstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet , daß die Verzögerungsschaltung eine Vielzahl von Inverterschaltungen aufweist, die als Mehrfachkaskadenverbindungen ausgebildet sind.

5. Eingangsverstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet , daß die Verzögerungsschaltung eine geradzahlige Anzahl von Inverterschaltungen aufweist, die als Kaskadenverbindungen ausgebildet sind, wobei ein Eingang einer

ersten Inverterstufenschaltung mit dem Ausgangsknotenpunkt der Eingangsschaltung verbunden ist und daß ein Ausgang der letzten Inverterschaltungsstufe mit dem Rückkopplungsknotenpunkt der Eingangsschaltung verbunden ist.

6. Eingangsverstärkerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß jede Inverterschaltung eine Serienschaltung eines MOS-Transistors vom Verarmungstyp und eines MOS-Transistors vom Anreicherungstyp aufweist, die zwischen dem ersten und zweiten Spannungsquellenanschluß angeordnet sind.

7. Eingangsverstärkerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß außerdem ein Kondensator vorgesehen ist, der zwischen einem Gate eines MOS-Transistors vom Anreicherungstyp in der letzten Inverterstufenschaltung und dem zweiten Spannungsquellenanschluß angeordnet ist.

8. Eingangsverstärkerschaltung,

dadurch gekennzeichnet , daß eine Eingangsschaltung vorgesehen ist, die eine Serienschaltung eines ersten, zweiten und dritten Transistors aufweist, die zwischen dem ersten und zweiten Spannungsquellenanschluß angeordnet ist, wobei Steuerelektroden des zweiten und dritten Transistors mit dem Eingangsanschluß verbunden sind, daß eine Verzögerungsschaltung vorgesehen ist, die eine Vielzahl von InverterSchaltungen enthält, von denen jede eine Reihenschaltung eines Ladungstransistors und eines Treibertransistors aufweist, die zwischen dem ersten

und zweiten Spannungsquellenanschluß vorgesehen ist, daß die Inverterschaltungen als Mehrfachkaskadenverbindungsstufen ausgebildet sind und mit einer Steuerelektrode des Treibertransistors in einer ersten Inverterstufenschaltung verbunden sind, die mit einem Verbindungspunkt des ersten und zweiten Transistors in der Eingangsschaltung verbunden ist, daß ein Verbindungspunkt des Treibertransistors und des Ladungstransistors in der letzten Inverterstufenschaltung mit einem Verbindungspunkt des zweiten und dritten Transistors in der Eingangsschaltung verbunden ist und daß eine Steuerelektrode des Treibertransistors der letzten Inverterstufenschaltung mit einem Ausgangsanschluß verbunden ist.

9. Eingangsverstärkerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der erste, zweite und dritte Transistor in der Eingangsschaltung und die Ladungstransistoren und Treibertransistoren, die die Inverterschaltungen in der Verzögerungsschaltung bilden, MOS-Transistoren sind.

10. Eingangsverstärkerschaltung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Transistor der Eingangsschaltung und die Ladungstransistoren in den Inverterschaltungen, die die Verzögerungsschaltung bilden, MOS-Transistoren vom Verarmungstyp sind und daß der zweite und dritte Transistor der Eingangsschaltung und die Treibertransistören der Inverterschaltungen, die die Verzögerungsschaltung bilden, MOS-Transistoren vom Anreicherungstyp sind.

11. Eingangsverstärkerschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß ein Kondensator vorgesehen ist, der zwischen dem Gate des Treibertransistors in der letzten Inverterstufenschaltung und dem zweiten Spannungsquellenanschluß angeordnet ist.

12. Eingangsverstärkerschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die 0 Verzögerungsschaltung eine geradzahlige Anzahl von Inverterschaltungen aufweist, die als in Kaskade verbundene Stufen ausgebildet sind, wobei die Inverterschaltung einen Kondensator aufweist, der zwischen dem Gate eines entsprechenden Treibertransistors und dem zweiten Spannungsquellenanschluß angeordnet ist.

3. Eingangsverstärkerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die letzte Inverterstufenschaltung eine Gegentaktpufferschaltung umfaßt, die ein Paar MOS-Transistoren vom Anreicherungstyp aufweist.