DE69314893T2 - Ausgangstreiberschaltung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen integrierte Halbleiterschaltungen und genauer eine Ausgabe-Treiberschaltung bzw. Ausgangs-Treiberschaltung, die für eine Verwendung mit Hochgeschwindigkeitsbauelementen geeignet ist.
• Da die integrierten Schaltungen schneller werden, werden verschiedene Faktoren für ihren Betrieb wichtig, die bei geringeren Geschwindigkeiten nicht wichtig sind. Zum Beispiel beinhaltet bei integrierten CMOS-Schaltungen eine Ausgangsschaltung, die mit der Ausgangskontaktstelle eines Chips verbunden ist, typischerweise ein P- Kanal-Bauelement und ein N-Kanal-Bauelement, die in Reihe geschaltet sind. Wenn ein derartiger Ausgang seinen Zustand sehr schnell ändert, treten Stromänderungen auf, die eine sehr starke Steigung aufweisen. Die Rate der Stromänderung, auf die als di/dt Bezug genommen wird, kombiniert sich mit der Induktanz des Ausgangspins und der Stromversorgung, die mit der Ausgangsantriebseinrichtung verbunden ist, um einen Spannungssprung zu verursachen, der in die Stromversorgung zurückwirkt. Dieser Spannungssprung wird häufig als Erdungsrückprall bzw. "ground bounce" bezeichnet.
• Da der Spannungssprung durch L(di/dt) definiert ist, ist es bekannt, daß eine Begrenzung der Steigung des Ausgangsstromes helfen kann, das Problem zu minimieren. Um die Änderungsrate des Ausgangsstromes zu begrenzen, ist es bekannt, die Schaltungsgeschwindigkeit der Ausgangstransistoren zu begrenzen. Dies wird häufig dadurch bewerkstelligt, indem die letzte Stufe der Ausgangsschaltung, die die Gates bzw. Steueranschlüsse der Ausgangstransistoren treibt, veranlaßt wird, langsamer zu schalten als üblich. Dies bewirkt, daß die Ausgangstransistoren sich langsamer ein- und ausschalten, wodurch di/dt verringert wird und der Spannungssprung begrenzt wird. Obwohl die Zustandsänderung der Ausgangsschaltung sich verlangsamt hat, kann sich die Gesamtgeschwindigkeit des Bauelements tatsächlich vergrößern, weil eine lange Beruhigungszeit nicht notwendig ist, um sich von dem Erdungs-Rückprall-Phänomen bzw. Erdungs-Spannungssprung-Phänomen zu erholen.
• Diese Schaltgeschwindigkeitsbegrenzung der Logikstufen, die die Ausgangstransistoren treiben, wird manchmal als Anstiegsgeschwindigkeitssteuerung bezeichnet.
• Eine Technik zur Steuerung der Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsstufe stellt es dar, Widerstände in dem Versorgungspfad zu der Endstufe eines Logikgatters zu plazieren. Diese Widerstände verursachen, daß die Logikgatter einen Zustand langsamer ändern, was die Änderungsrate der Spannung zu dem Gate bzw. dem Steueranschluß des Ausgangstransistors verlangsamt. Somit ändert sich, wie oben beschrieben wurde, der Zustand der Ausgangstransistoren langsamer, was di/dt begrenzt.
• Ein Nachteil dieses Lösungsansatzes ist es jedoch, daß die Verwendung der begrenzenden Widerstände dazu neigt, die Ausgangsschaltung mehr zu verlangsamen als dies gewünscht ist. Der Wert dieser Widerstände muß so gewählt werden, daß er den steilsten Teil der Neigung des Ausgangs von der letzten Logikstufe verringert, was ziemlich große Widerstände erfordert. Jedoch verlangsamt dies auch die letzte Logikstufe bezüglich Abschnitten der Ausgangskurve, wo eine Begrenzung von di/dt nicht wirklich erforderlich ist.
• Es wäre wünschenswert, eine Ausgangs-Treiberschaltung bereitzustellen, die di/dt auf ausreichend niedrige Werte begrenzt, während eine Schaltung, die ansonsten eine Maximalgeschwindigkeit aufweist, bereitgestellt wird. Es wäre weiter wünschenswert für eine derartige Schaltung, daß sie ausgeführt wird, ohne eine unnötige Komplexität zu dem Ausgangs-Treiberabschnitt des Bauelements hinzuzufügen.
• Die internationale Patentanmeldungs-Veröffentlichungsnummer WO/89/03614 offenbart eine Ausgangs-Treiberschaltung, bei der zwei Ausgangstransistoren eine Ausgangskontaktstelle unter der Steuerung bzw. Kontrolle von jeweiligen Inverterlogikgattern steuern. Jedes Invertergatter ist mit ersten und zweiten Stromversorgungen verbunden und ist mit einem der Stromversorgungen bzw. Leistungsversorgungen über einen diodenverbundenen Transistor verbunden. Jeder diodenverbundene Transistor weist einen Transistor auf, der dazu parallelgeschaltet ist und dessen Steuerknoten mit der Ausgangskontaktstelle durch zwei weitere Inverterlogikgatter verbunden ist. Die Spannung auf der Ausgangskontaktstelle und folglich die Spannung auf den Steuerknoten der Transistoren, deren Steuerknoten mit der Ausgangskontaktstelle verbunden sind, können nicht gut aufgrund ihrer Verbindung mit der Außenwelt gesteuert werden und somit leidet eine derartige Schaltungsanordnung unter diesem Mangel an Steuerung.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird folgendes bereitgestellt:
• Eine Ausgangs-Treiberschaltung, die folgendes aufweist:
• einen Ausgangstransistor, der zwischen einer ersten Stromversorgung und einer Ausgangskontaktstelle einer integrierten Schaltung angeschlossen ist;
• ein Logikgatter mit einem Ausgang, der an ein Gate bzw. an einen Steueranschluß des Ausgangstransistors zum Einschalten und Ausschalten des Ausgangstransistors angeschlossen ist;
• eine Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung, die zwischen der Stromversorgung und dem Logikgatter angeschlossen ist, um die Anstiegsrate des Logikgatters zu steuern; und
• eine Rückkopplungsschaltung, die an die Anstiegsraten-Steuereinrichtung angeschlossen ist, wobei die Rückkopplungsschaltung die Anstiegsraten-Steuereinrichtung während eines ausgewählten Abschnittes eines Ausgangsüberganges des Logikgatters überbrückt,
• dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschaltung zwischen der Anstiegsraten-Steuereinrichtung und einem Knoten zwischen dem Ausgang des Logikgatters und dem Gate bzw. dem Steueranschluß des Ausgangstransistors angeschlossen ist.
• Das Logikgatter kann wie zwischen einer ersten und zweiten Stromversorgungsleitung mit unterschiedlichem Potential angeschlossen sein, wobei die erste und zweite Anstiegsraten-Steuereinrichtung zwischen dem Logikgatter und der ersten und zweiten Stromversorgungsleitung jeweilig angeschlossen ist, wobei jede Anstiegsraten-Steuereinrichtung eine jeweilige Rückkopplungsschaltung aufweist, die zwischen dem Logikgatter und dem Gate bzw. dem Steueranschluß des Ausgangstransistors angeschlossen ist, wobei jede Rückkopplungsschaltung eine Überbrückung bezüglich der jeweiligen Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung bereitstellt.
• Die Ausgangs-Treiberschaltung kann die erste und zweite Stromversorgungsleitungen mit einem unterschiedlichen Potential beinhalten, wobei ein erster und ein zweiter Ausgangstransistor zwischen der Ausgangskontaktstelle und der ersten und zweiten Stromversorgungsleitung jeweilig angeschlossen ist, wobei ein erstes und zweites Logikgatter jeweilig an den ersten und zweiten Ausgangstransistor angeschlossen ist, wobei jedes der Logikgatter wenigstens eine Anstiegsgeschwindigkeits- Steuereinrichtung aufweist, die zwischen dem Logikgatter und einer der Stromversorgungsleitungen angeschlossen ist, wobei jede Anstiegsraten-Steuereinrichtung eine Rückkopplungsschaltung aufweist, die zwischen dem entsprechenden Logikgatter und dem Gate bzw. Steueranschluß des jeweiligen Ausgangstransistors angeschlossen ist, wobei jede Rückkopplungsschaltung eine Überbrückung für die jeweilige Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung bereitstellt.
• Vorzugsweise weist wenigstens einer von dem ersten und zweiten Logikgatter eine erste und zweite Anstiegsraten-Steuereinrichtung auf, die zwischen dem wenigstens einen Logikgatter und einer entsprechenden von der ersten und zweiten Stromversorgungsleitung angeschlossen ist, wobei jede Anstiegsgeschwindigkeits- Steuereinrichtung eine Rückkopplungsschaltung aufweist, die zwischen dem wenigstens einen Logikgatter und dem Gate bzw. dem Steueranschluß des jeweiligen Ausgangstransistors angeschlossen ist, wobei jede Rückkopplungsschaltung eine Überbrückung für die jeweilige Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung bereitstellt.
• Vorzugsweise weist das erste und das zweite Logikgatter jeweils eine erste und zweite Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung auf, die zwischen dem jeweiligen Logikgatter und dem jeweiligen der ersten und zweiten Stromversorgungsleitungen angeschlossen ist, wobei jede Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung eine Rückkopplungsschaltung aufweist, die zwischen dem jeweiligen Logikgatter und dem Gate bzw. Steueranschluß des jeweiligen Ausgangstransistors angeschlossen ist, wobei jede Rückkopplungsschaltung eine Überbrückung für die entsprechende Anstiegsraten- Steuereinrichtung bereitstellt.
• Deshalb beinhaltet gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ausgangstreiberstufe für ein integriertes Schaltungsbauelement eine Anstiegsgeschwindigkeitssteuerung auf dem End-Logikgatter bzw. auf dem letzten Logikgatter. Die Anstiegsgeschwindigkeitssteuerung ist mit einem Widerstand versehen, der sich in dem Stromversorgungspfad für das Gatter befindet. Ein Schalter ist parallel über den Widerstand angeschlossen und kann verwendet werden, um den Widerstand kurzzuschließen, um die Anstiegsratenbegrenzung zu deaktivieren bzw. zu verringern. Der Schalter ist mit einer anderen Stelle innerhalb der Ausgangsschaltung verbunden und deaktiviert oder verringert den Anstiegsraten-Begrenzungswiderstand während eines Teils des Umschaltzyklusses. Dies stellt eine Anstiegsratenbegrenzung während eines Teils des Umschaltens bereit, wenn sie am meisten benötigt wird und deaktiviert sie, wenn eine Anstiegsratenbegrenzung nicht benötigt wird.
• Die neuen Merkmale, von denen man glaubt, daß sie für die Erfindung charakteristisch sind, sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung selbst sowie eine bevorzugte Ausführungsform ihrer Verwendung und weitere Ziele und Vorteile davon, werden jedoch am besten unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und eine erläuternde Ausführungsform verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Für diese gilt:
• Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer Ausgangs-Treiberschaltung gemäß dem Stand der Technik;
• Fig. 1A ist ein schematisches Diagramm eines einzelnen Logikgatters, das mit der Treiberschaltung der Fig. 1 verwendet wird;
• Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm eines Teils eines weiteren Ausgangstreibers, der nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm eines Teils eines Ausgangsschaltungstreibers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm eines vollständigen Ausgangstreibers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; und
• Fig. 5 ist ein Graph, der Wellenformen zeigt, die bei Ausgangsschaltungen gemäß dem Stand der Technik und gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
• Fig. 1 zeigt eine Ausgangs-Treiberschaltung gemäß dem Stand der Technik. Eine Bond-Kontaktfläche wird von P-Kanal- und N-Kanal-Transistoren 14, 16 getrieben. Wie es in der Fachwelt bekannt ist, kann die Bond-Kontaktfläche entweder direkt oder über eine Bond-Verdrahtung bzw. Anschluß-Verdrahtung mit einer Leitung verbunden werden, die außen aus dem gepackten integrierten Schaltungsbauelement vorsteht. Der Ausgangswert der Bond-Kontaktfläche wird durch die Zustände der Transistoren 14, 16 bestimmt.
• Die Transistoren 14, 16 werden in komplementären Zuständen betrieben, so daß wenigstens ein Trans istor immer aus ist. Somit wird z.B., wenn der P-Kanal-Transistor 14 ein ist, der N-Kanal-Transistor 16 ausgeschaltet. Dies bewirkt, daß die Versorgungsspannung Vcc mit der Ausgangs-Kontaktfläche 12 verbunden wird. Wenn der Transistor 16 ein ist und der Transistor 14 aus ist, ist die Kontaktfläche 12 geerdet.
• Die Transistoren 14, 16 werden jeweilig durch die Ausgänge der Logikgatter 18 und 20 getrieben. Das Gatter 18 ist ein NAND-Gatter und das Gatter 20 ist ein NOR- Gatter. Jedes Logikgatter 18, 20 weist einen Eingang auf, der mit einer DATA- Signalleitung bzw. DATEN-Signalleitung 22 verbunden ist. Das NAND-Gatter 18 weist einen zweiten Eingang auf, der mit einem komplementären Ausgangsfreigabesignal OE- quer bzw. OE-komplement 24 verbunden ist. Das NOR-Gatter 20 weist einen zweiten Eingang auf, der mit dem wahren Ausgabefreigabesignal OE 26 verbunden ist.
• Wenn OE auf hoch ist, sind beide Ausgangstransistoren 14, 16 ausgeschaltet, wodurch sie vollständig die Ausgangskontaktfiäche 12 von jedem Anschluß der Stromversorgung trennen.
• Die Widerstände 28, 30, 32, 34 sind zwischen den Stromversorgungsanschlüssen und jedem der Logikgatter 18, 20 angeschlossen. Diese Widerstände werden verwendet, um eine Anstiegsratensteuerung für die Logikgatter 18, 20 bereitzustellen, was die Ausgabe von di/dt beschränkt, wie in der Fachwelt bekannt ist. Die Werte verschiedener Widerstände 28-34 können unterschiedlich sein, und zwar in Abhängigkeit von dem Umfang der Anstiegsraten-Begrenzung, die sowohl für in das Positive gehende Übergänge als auch für in das Negative gehende Übergänge eines jeden Ausgangstransistors 14, 16 benötigt wird.
• Fig. 1A zeigt Details des NAND-Gatters 18. Das NAND-Gatter 18 beinhaltet zwei P-Kanal-Transistoren 36, 38, die parallelgeschaltet sind. Es beinhaltet ebenso zwei N-Kanal-Transistoren 40, 42, die in Serie geschaltet sind. Der Ausgang des NAND-Gatters 18 ist bei dem Knoten 44 verfügbar gemacht.
• Wenn das NAND-Gatter 18 am Ausgang eine logische 0 (niedrig) erzeugt, sind beide N-Kanal-Transistoren 40, 42 ein und beide P-Kanal-Transistoren 36, 38 aus. Wenn das NAND-Gatter 18 seinen Zustand ändert, schaltet sich einer der N-Kanal- Transistoren 40, 42 aus, während sich der entsprechende P-Kanal-Transistor 36 oder 38 einschaltet. Der Ausgangsknoten 44 wird von Erde auf Vcc mit einer Rate gebracht, die durch den Wert des Widerstandes 28 bestimmt ist. Für größere Werte des Widerstandes 28 ist die Rate, bei der der Ausgangsknoten 44 auf Vcc getrieben wird, geringer. Da wenigstens einer der N-Kanal-Transistoren 40, 42 während dieses Übergangs ausgeschaltet wird, hat der Widerstand 30 geringen oder gar keinen Einfluß auf einen Ausgangsübergang von logisch 0 auflogisch 1 (niedrig auf hoch).
• In analoger Art und Weise wird, wenn der Ausgang des Gatters 18 von hoch auf niedrig geht, der Widerstand 30 das hauptsächlich begrenzende Element, das bestimmt, wie schnell der Ausgang 44 auf Erde gebracht wird. Da beide P-Kanal- Transistoren 36 und 38 ausgeschaltet werden, hat der Widerstand 28 geringen oder keinen Einfluß auf die Änderungsrate des Ausganges bei dem Knoten 44 während eines in das Negative gehenden Überganges. In Abhängigkeit von der kapazitiven Last des Knotens 44, der tatsächlichen Werte der Versorgungsspannung Vcc und anderer Faktoren, die durch die Gestalter bzw. Designer herkömmlicherweise berücksichtigt werden, werden die Werte der Widerstände 28 und 30 gewählt, um die Änderungsrate der Spannung bei dem Ausgangsknoten 44 auf die gewünschte Steigung zu beschränken. Die Operation des NOR-Gatters 20 findet in einer vollständig analogen Art und Weise statt.
• Da die Ausgangsspannungen von den Logikgattern 18, 20 sich relativ langsam ändern, schalten die Ausgangstransistoren 14, 16 ebenso relativ langsam zwischen den Zuständen um. Dies minimiert wiederum die Änderungsrate des Stromes durch diese Transistoren, was die di/dt-Begrenzung bereitstellt, die notwendig ist, um Spannungssprungeffekte, wie sie oben beschrieben wurden, zu minimieren.
• Nimmt man nun Bezug auf Fig. 5, so zeigt die obere Kurve 46 Übergangszustände am Ausgang von einem der beiden Logikgatter 18, 20. Ein ansteigender Abschnitt 48 der Kurve 46 zeigt die Wirkung des begrenzenden Widerstandes, der zwischen dem Vcc-Anschluß der Stromversorgung und dem Gatter plaziert ist. Da die Last, die durch das Gatter getrieben wird, im allgemein kapazitiv ist, ist eine exponentielle Kurvencharakteristik der RC-Schaltungen offensichtlich. Der steilste Teil der Kurve befindet sich nahe des Anfangs des Überganges, wobei eine graduelle Abflachung der Kurve offensichtlich ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Der begrenzende Widerstand begrenzt die Steigung des steigenden Abschnittes 48 zu dem Beginn des Anstiegs auf den gewünschten Maximalwert. Später verursacht bei dem ansteigenden Abschnitt 48 die exponentielle Natur der Kurve, daß sie abfiacht. Zu dieser Zeit verringert der begrenzende Effekt des Widerstandes die Rate, bei der das Logikgatter den positiven Versorgungswert erreicht. Somit muß, um die Steigung der Spannung zu begrenzen, die an den Ausgangstransistor angelegt wird, die Gesamtbetriebsgeschwindigkeit der Schaltung verlangsamt werden, und zwar jenseits dessen, was wünschenswert wäre. Während eines abfallenden Abschnittes der Kurve so ist derselbe Typus einer exponentiellen Kurve augenscheinlich, und zwar gegenüber der Verlangsamung der Rate, bei der der Ausgang des Logikgatters seinen Endwert erreicht.
• Ein Teil einer weiteren Ausgabe-Treiberschaltung ist in Fig. 2 gezeigt. Abschnitte der Treiberschaltung, bei denen es sich um dieselbe handelt, wie bei der Schaltung 10, die in Fig. 1 gezeigt ist, sind mit Zahlen versehen, die dieselben Bezugszahlen bzw. Bezugszeichen verwenden. Ein P-Kanal-Transistor 52 ist parallel zu einem Widerstand 32 geschaltet. Der Gate- bzw. der Steueranschluß des Transistors 52 ist mit einem Knoten 54 verbunden, der mit der Ausgangskontaktstelle 12 verbunden ist. Wenn das NOR-Gatter 20 ein niedriges Ausgangssignal bereitstellt, wird der N-Kanal-Ausgangstransistor 16 ausgeschaltet. Es wird angenommen, daß der P-Kanal- Transistor 14 (in Fig. 2 nicht gezeigt) ein ist, so daß die Spannung beim Knoten 54 hoch ist. Dies bewirkt, daß der P-Kanal-Transistor 52 ausgeschaltet wird, so daß der Widerstand 32 in einer Art und Weise arbeitet, die oben beschrieben ist.
• Wenn der Ausgang des NOR-Gatters 20 anfängt, von niedrig auf hoch zu schalten, wird die Spannung beim Knoten 54 beginnen, auf Erde gezogen zu werden. Nachdem die Spannung des Knotens 54 sich zum Teil auf dem Weg befindet, auf Erde gezogen zu werden, beginnt der P-Kanal-Transistor 52, sich einzuschalten und wird vollständig zu der Zeit eingeschaltet, zu der die Spannung beim Knoten 54 nahe der Erde ist. Dies schneidet den Widerstand 32 aus dem Reihenpfad zwischen der Versorgungsspannung Vcc und dem NOR-Gatter 20 heraus. Wenn der Widerstand aus der Schaltung herausgenommen bzw. davon abgeschnitten wird, wird der beschränkende Effekt des Widerstandes 32 beseitigt. Somit wird die Steigung der Ausgangsspannung von dem Gatter 20 während des ersten Teiles des Überganges begrenzt, aber nicht während des letzten Teiles des in das Positive gehenden Überganges. Dies führt zu einem Anstieg auf eine Spannung, die an das Gate des Transistors 16 angelegt wird, entsprechend der unteren Kurve 56 der Fig. 5.
• Während eines ersten Teiles 58 des ansteigenden Abschnittes der Kurve ist die Steigung durch den Widerstand 32 beschränkt, wie dies bei dem Stand der Technik war. Jedoch während eines zweiten Teiles 60 des ansteigenden Abschnittes wurde der Widerstand 32 aus der Schaltung herausgeschaltet und liefert keinen beschränkenden Effekt mehr. Dies bedeutet, daß die exponentielle Abflachung der Ausgangsspannung entfernt ist, was ihr ermöglicht, schneller den hohen Spannungspegel zu erreichen. Der begrenzende Effekt des Widerstandes in dem letzteren Abschnitt des Überganges ist nicht so wichtig.
• Da die Spannung an der Ausgangskontaktstelle 12 aufgrund ihrer Verbindung mit der Außenwelt nicht gut gesteuert werden kann, zeigt Fig. 3 einen Teil einer verbesserten Ausgangs-Treiberschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. Anstelle der Verbindung des Gatters des Transistors 52 mit der Ausgangsspannung wird es stattdessen durch den Ausgang des Inverters 52 getrieben. Wie zuvor, wenn der Ausgang des NOR-Gatters 20 auf niedrig ist, wird das Gatter des Transistors 52 durch den Inverter 62 hochgetrieben. Wenn der Ausgang des NOR-Gatters 20 ansteigt, wie in den Kurven der Fig. 5 gezeigt, wird schließlich der Kippunkt des Inverters 62 erreicht. Wenn der Ausgang des NOR-Gatters 20 durch den Kippunkt des Inverters 62 hindurchläuft, schaltet er den Zustand und treibt das Gate bzw. den Steueranschluß des Transistors 52 auf Erde. Dies schaltet den P-Kanal-Transistor 52 ein, der den Widerstand 32 aus der Schaltung herausschaltet. Somit ist das Ausgangssignal des NOR-Gatters 20 bezüglich seiner Anstiegsgeschwindigkeit nur während des ersten Teils des in das Positive gehenden Zyklusses in derselben Art und Weise beschränkt, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben ist.
• Nimmt man Bezug auf Fig. 4, so ist eine vollständige Ausgangsschaltung 64 gezeigt, die die Erfindung der Fig. 3 verwendet. Diese Ausführungsform beinhaltet P- Kanal-Transistoren 66, 52, die zu den Widerständen 28, 32 parallelgeschaltet sind. Sie beinhaltet ebenso N-Kanal-Transistoren 68, 70, die zu den Widerständen 30, 34 parallelgeschaltet sind. Die verschiedenen Transistoren werden durch Inverter 72, 74, 62 und 76 getrieben. Falls gewünscht, kann ein einzelner Inverter verwendet werden, um beide Transistoren zu treiben, die zur Anstiegsgeschwindigkeitsbegrenzung für ein einziges Logikgatter verwendet werden.
• Der Transistor 66 und der Inverter 72 arbeiten in derselben Art und Weise, wie in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben ist, um den ersten Abschnitt eines Anstiegsüberganges des Ausgangssignales des NAND-Gatters 18 zu beschränken. N-Kanal- Transistoren 68, 70, die durch Inverter 74, 76 getrieben werden, werden verwendet, um den Anstiegsraten-Begrenzungseffekt der Transistoren 30 und 34 während abfallender Übergänge von den Ausgangssignalen der Logikgatter 18, 20 zu beseitigen. Wenn das Ausgangssignal des Logikgatters hoch ist, ist der Ausgang des Inverters 74 niedrig. Dies schaltet den Transistor 68 aus. Wenn der Ausgang des NAND-Gatters 18 zu fallen beginnt, wird der Inverter 74 schalten, wenn der Ausgang durch seinen Kippunkt hindurchläuft Dies wird den Transistor 68 einschalten, was den Widerstand 30 aus dem Pfad zur Erde der Stromversorgung herausschalten bzw. davon abtrennen wird. Wie oben in Verbindung mit Fig. 1A beschrieben wurde, ist der Effekt des Transistors 30 während der Übergänge, die von Positiv nach Negativ gehen, dominant. Der Inverter 76 und der Transistor 70 arbeiten mit dem NOR-Gatter 20 in derselben Art und Weise.
• Die Wirkung des Herausschaltens der strombegrenzenden Transistoren auf Erde bezüglich der Gatter 18, 20 ist es, einen herabfallenden Ausgangsteil 78 der unteren Kurve, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, bereitzustellen. Wie zuvor, ist während des ersten Teils des fallenden Abschnittes 78 der Strombegrenzungswiderstand in seinem Platz und begrenzt die Steigung auf den gewünschten Wert. Während späterer Teile des abfallenden Abschnittes 78 wird der begrenzende Widerstand aus der Schaltung herausgeschaltet und der Ausgang des Logikgatters erreicht schneller die Erde.
• Die Ausgangsschaltung der Fig. 4 zeigt Schaltelemente, die für beide Strombegrenzungswiderstände vorgesehen sind, die für beide Logikgatter 18, 20 vorgesehen sind. Jedoch können unterschiedliche Implementationen unterschiedliche dieser Rückkopplungsschaltungen verwenden, um eine Strombegrenzung während unterschiedlicher Teile bzw. Abschnitte ansteigender und fallenden Zyklen zu entfernen bzw. zu beseitigen. Zum Beispiel kann bei einem bestimmten Bauelementdesign eine Strombegrenzung nur bezüglich Übergängen in einer Richtung wichtig sein. Andere Gestaltungen benötigen eine schaltbare Anstiegsgeschwindigkeitsbegrenzung bezüglich nur einem der Ausgangstransistoren 14, 16, während andere begrenzt werden können, indem Techniken nach dem Stand der Technik verwendet werden. Somit zeigt Fig. 4 vier Rückkoppelpfade zum Schalten der Anstiegsraten-Begrenzungswiderstände aus der Schaltung heraus, aber jeder Untersatz dieser vier kann in einer bestimmten Implementation verwendet werden.
• Verschiedene Alternativen werden Fachleuten klar werden. Zum Beispiel kann das Parallelschalten mit begrenzenden Widerständen ausgeführt werden, indem Technologien verwendet werden, die sich von CMOS unterscheiden. Falls gewünscht, können zwei Reihenwiderstände anstelle eines einzelnen Widerstandes, wie oben beschrieben verwendet werden, wobei nur einer von den beiden durch einen parallelen Transistor kurzgeschlossen wird. Dies würde man durchführen, um die Steigung des Gatterausgangs in den letzten Abschnitten eines Überganges sowie während des früheren Abschnittes zu steuern.
• Die Techniken, die oben beschrieben wurden, sind für eine Verwendung mit unterschiedlichen Technologien geeignet. Eine CMOS-Implementation wurde beschrieben, die Komplementärtransistoren verwendet, um die Ausgangskontaktstelle zu treiben. Jedoch verwenden ähnliche Gestaltungen N-Kanal-Transistoren für beide Ausgangstransistoren und die vorliegende Erfindung kann mit derartigen Schaltungen verwendet werden. Ebenso können NMOS-Bauelemente und Bipolar-Bauelemente die beschriebenen Techniken verwenden, und zwar mit Modifikationen, die für die jeweiligen Technologien geeignet sind.
• Unter Verwendung der oben beschriebenen Techniken, kann eine Anstiegsratenbegrenzung für einen Teil eines Überganges verwendet werden und aus dem Rest herausgeschaltet werden. Dies liefert eine Anstiegsratenbegrenzung wie in dem Stand der Technik, aber minimiert den Einfluß der begrenzenden Widerstände auf die Gesamtgeschwindigkeit der Schaltung. Somit ist es möglich, eine ausreichende Anstiegsratenbegrenzung bereitzustellen, um den Erdungsrückprall bzw. den Spannungssprung und ähnliche Effekte zu minimieren, während die negativen Geschwindigkeitseinflüsse der begrenzenden Widerstände minimiert werden.

Claims (14)

1. Ausgangs-Treiberschaltung, die folgendes aufweist:

einen Ausgangstransistor (16), der zwischen einer ersten Stromversorgung und einer Ausgangskontaktstelle (12) einer integrierten Schaltung angeschlossen ist;

ein Logikgatter (20) mit einem Ausgang, der an ein Gate bzw. an einen Steueranschluß des Ausgangstransistors (16) zum Einschalten und Ausschalten des Ausgangstransistors (16) angeschlossen ist;

eine Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung (32), die zwischen der Stromversorgung und dem Logikgatter (20) angeschlossen ist, um die Anstiegsrate des Logikgatters (20) zu steuern; und

eine Rückkopplungsschaltung (52, 62), die an die Anstiegsraten-Steuereinrichtung (32) angeschlossen ist, wobei die Rückkopplungsschaltung die Anstiegsraten- Steuereinrichtung (32) während eines ausgewählten Abschnittes eines Ausgangsüberganges des Logikgatters (20) überbrückt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschaltung (52, 62) zwischen der Anstiegsraten-Steuereinrichtung (32) und einem Knoten zwischen dem Ausgang des Logikgatters (20) und dem Gate bzw. dem Steueranschluß des Ausgangstransistors (16) angeschlossen ist.

2. Ausgangs-Treiberschaltung nach Anspruch 1, bei welchem das Logikgatter (20) zwischen einer ersten und zweiten Stromversorgungsleitung mit unterschiedlichem Potential angeschlossen ist, wobei die erste und zweite Anstiegsraten-Steuereinrichtung (32, 34) zwischen dem Logikgatter (20) und der ersten und zweiten Stromversorgungsleitung jeweilig angeschlossen ist, wobei jede Anstiegsraien-Steuereinrichtung (32, 34) eine jeweilige Rückkopplungsschaltung (52, 62 : 70, 76) aufweist, die zwischen dem Logikgatter (20) und dem Gate bzw. dem Steueranschluß des Ausgangstransistors (16) angeschlossen ist, wobei jede Rückkopplungsschaltung (52, 62 : 70, 76) eine Überbrükkung bezüglich der jeweiligen Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung (32, 34) bereitstellt.

3. Ausgangs-Treiberschaltung nach Anspruch 1, die erste und zweite Stromversorgungsleitungen mit einem unterschiedlichen Potential beinhaltet, wobei ein erster und ein zweiter Ausgangstransistor (16, 14) zwischen der Ausgangskontaktstelle (12) und der ersten und zweiten Stromversorgungsleitung jeweilig angeschlossen ist, wobei ein erstes und zweites Logikgatter (20, 18) jeweilig an den ersten und zweiten Ausgangstransistor (16, 14) angeschlossen ist, wobei jedes der Logikgatter (20, 18) wenigstens eine Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung (32, 30) aufweist, die zwischen dem Logikgatter (20, 18) und einer der Stromversorgungsleitungen angeschlossen ist, wobei jede Anstiegsraten-Steuereinrichtung (32, 30) eine Rückkopplungsschaltung (52, 62 : 68, 74) aufweist, die zwischen dem entsprechenden Logikgatter (20, 18) und dem Gate bzw. Steueranschluß des jeweiligen Ausgangstransistors (16, 14) angeschlossen ist, wobei jede Rückkopplungsschaltung (52, 68) eine Überbrückung für die jeweilige Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung (32, 28) bereitstellt.

4. Ausgangs-Treiberschaltung nach Anspruch 3, bei welcher wenigstens einer von dem ersten und zweiten Logikgatter (20) eine erste und zweite Anstiegsraten-Steuereinrichtung (32, 34) aufweist, die zwischen dem wenigstens einen Logikgatter (20) und einer entsprechenden von der ersten und zweiten Stromversorgungsleitung angeschlossen ist, wobei jede Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung (32, 34) eine Rückkopplungsschaltung (52, 62:70, 76) aufweist, die zwischen dem wenigstens einen Logikgatter (20) und dem Gate bzw. dem Steueranschluß des jeweiligen Ausgangstransistors (16) angeschlossen ist, wobei jede Rückkopplungsschaltung (52, 62:70, 76) eine Überbrückung für die jeweilige Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung (32, 34) bereitstellt.

5. Ausgangs-Treiberschaltung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei welcher das erste und das zweite Logikgatter (20, 18) jeweils eine erste und zweite Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung (32, 34, 30, 28) aufweist, die zwischen dem jeweiligen Logikgatter (20, 18) und dem jeweiligen der ersten und zweiten Stromversorgungsleitungen angeschlossen ist, wobei jede Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung (32, 34, 30, 28) eine Rückkopplungsschaltung (52, 62 : 70, 76 : 68, 74 : 66, 72) aufweist, die zwischen dem jeweiligen Logikgatter (20, 18) und dem Gate bzw. Steueranschluß des jeweiligen Ausgangstransistors (16, 14) angeschlossen ist, wobei jede Rückkopplungsschaltung (52, 62 : 70, 76 : 68, 74 : 66, 72) eine Überbrückung für die entsprechende Anstiegsraten-Steuereinrichtung (32, 34, 30, 28) bereitstellt.

6. Ausgangs-Treibereinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Rückkopplungsschaltung (52, 62) einen Transistorschalter (52) aufweist, der parallel zu einem Element der Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung (32) ist.

7. Ausgangs-Treibereinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung (32) einen Widerstand zwischen dem Logikgatter (20) und dem Stromversorgungsanschluß aufweist.

8. Ausgangs-Treibereinrichtung nach Anspruch 6, bei welchem die Rückkopplungsschaltung (52, 62) einen Inverter (62) aufweist.

9. Ausgangs-Treibereinrichtung nach Anspruch 2, bei welchem die erste und die zweite Anstiegsgeschwindigkeits-Steuereinrichtung (32, 34) jeweils einen Widerstand aufweist.

10. Ausgangs-Treibereinrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 9, bei welcher die erste und die zweite Rückkopplungsschaltung (52, 62: 70, 76) einen Schalter aufweist, der parallel zu den Anstiegsgeschwindigkeits-Steuerwiderständen (32, 34) geschaltet ist.

11. Ausgangs-Treibereinrichtung nach Anspruch 10, bei welcher die erste und die zweite Rückkopplungsschaltung (52, 62 : 70, 76) einen ersten (52) und einen zweiten (70) Transistor aufweist, der parallel zu den Anstiegsgeschwindigkeits-Steuerwiderständen (32, 34) angeschlossen ist.

12. Ausgangs-Treibereinrichtung nach Anspruch 10, bei welcher die erste und zweite Rückkopplungsschaltung (52, 62 : 70, 76) Inverter (62 : 76) aufweist.

13. Ausgangs-Treibereinrichtung nach Anspruch 11, bei welcher die erste Stromversorgungsleitung eine positive Spannungsversorgung ist und der erste Rückkopplungstransistor (52) ein P-Kanal-Transistor ist, und die zweite Stromversorgungsleitung ein Erdpotential ist und der zweite Rückkopplungstransistor (70) ein N-Kanal-Transistor ist.

14. Ausgangs-Treiberschaltung nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5, bei welcher die erste und zweite Stromversorgungsleitung jeweilig eine positive Spannung und ein Erdpotential aufweist, und der erste und der zweite Ausgangstransistor (16, 14) ein P-Kanal-Transistor und ein N-Kanal-Transistor jeweilig ist.