DE3324030A1 - Input signal level converter for an integrated CMOS digital circuit - Google Patents
Input signal level converter for an integrated CMOS digital circuitInfo
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Abstract
Description
Siemens Aktiengesellschaft Unser Zeichen. Berlin und München . VPA 83 P H 6 2 DESiemens Aktiengesellschaft Our mark. Berlin and Munich. VPA 83 P H 6 2 DE
Eingangssignalpegelwandler für eine integrierte CMOS- · Digitalschaltung Input signal level converter for an integrated CMOS digital circuit
Die Erfindung "betrifft einen Eingangssignalpegelwandler für eine integrierte CMOS-Digitalschaltung, z.B. einen · dynamischen Schreib-Lesespeicher, dessen Signaleingang mit im Vergleich zu den für die Steuerung einer CMOS-Schaltung verschiedenem Pegel, z.B. TTL-Pegel, versehenen Digitalsignalen zu beaufschlagen ist und dessen am eigentlichen Eingang der CMOS-Digitalschaltung liegender Ausgang die für die CMOS-Digitalschaltung erforderli-chen Pegel aufweist. ·The invention "relates to an input signal level converter for an integrated CMOS digital circuit, e.g. a dynamic read-write memory whose signal input is compared to that for controlling a CMOS circuit different level, e.g. TTL level, is to be applied to digital signals and its am the actual input of the CMOS digital circuit, the output that is required for the CMOS digital circuit Has level. ·
Mit Hilfe eines solchen Pegelwandlers, also Eingangsbuffers, soll erreicht werden, daß aufgrund eines an den Wandlereingang gelegten digitalen TTL-Signäls ein Digitalsignal geliefert wird, dessen Pegel entweder das- Po-.-tential V55 oder das Potential V erreicht . Da die TTL-Pegel 2,4 V und 0,5 V genormt sind, muß-der ■Pegelwandler eine relativ große Verstärkung aufweisen. Ferner muß dafür gesorgt werden, daß die an die eigentliche CMOS-Schaltung weiterzugebenden Signalpegel auch bei Parameter- und/oder Versorgungsspannungsschwankungen weiterhin di'e beiden Pegeln V__ oderV ^ erreichen.With the help of such a level converter, i.e. an input buffer, it should be achieved that, based on a digital TTL signal applied to the converter input, a digital signal is supplied, the level of which reaches either the potential V 55 or the potential V. Since the TTL level are standardized 2.4 V and 0.5 V, -the ■ level converter must have a relatively large gain. Furthermore, it must be ensured that the signal levels to be passed on to the actual CMOS circuit continue to reach the two levels V__ or V ^ even in the event of parameter and / or supply voltage fluctuations.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung eine mit der CMOS-Digitalschaltung integrierbare und ebenfalls in MOS-Technik ausgeführte Schaltung für einen solchen Pegelwandler anzugeben, der den genannten Anforderungen entspricht.It is now an object of the invention to provide one with the CMOS digital circuit to specify a circuit for such a level converter that can be integrated and also implemented using MOS technology, that meets the requirements mentioned.
Erfindungsgemäß enthält der Signalpegelwandler einen mit seinem Drainanschluß am Versorgungspotential V der CMOS-Schaltung liegenden p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor, dessen Sourceanschluß sowohl den Signalausgang des Pegelwandlers bildet, als auch am Drainanschluß eines ersten K-Kanal-MOS-Feldeffekttransistors liegt, dessen Source überAccording to the invention, the signal level converter includes a its drain terminal at the supply potential V of the CMOS circuit lying p-channel MOS field effect transistor, its Source connection as well as the signal output of the level converter forms, as well as at the drain connection of a first K-channel MOS field effect transistor whose source is above
die Drain-Sourcestrecke eines zweiten n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistors am Bezugspotential V _ der CMOS-Schaltung liegt und außerdem über die Source-Drainstrecke.eines dritten n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistors mit dem Anschluß für das Versorgungspötential V verbunden ist, wobei das Gatethe drain-source path of a second n-channel MOS field effect transistor at the reference potential V _ of the CMOS circuit and also via the source-drain path.a third n-channel MOS field effect transistor with the connection for the supply potential V is connected to the gate
CCCC
des dritten n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistors am .Signalausgang des Signalpegelwandlers liegt, während der erste und der zweite n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistor vom Signalein-• gang des Signalpegelwandlers gesteuert ist und das Gate . des p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistors durch das gleiche Potential beaufschlagt ist, das an einem der vom'Signalausgang verschiedenen Anschlüsse des zweiten n-Kanal-MOS-Feldeffekttransi-stors liegt.of the third n-channel MOS field effect transistor at the signal output of the signal level converter, while the first and the second n-channel MOS field effect transistor from the signal input • output of the signal level converter is controlled and the gate. of the p-channel MOS field effect transistor by the same The potential is applied to one of the from the signal output different connections of the second n-channel MOS field effect transistor lies.
Die verschiedenen vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung werden nun- anhand der Figuren 1 bis β vorgestellt. Dabei ist in Figur 1 das Schaltbild einer einfachen Ausfüh-.-rung des erfindungsgemäßen Pegelwandlers, in Figur 2 eine ■ andere Ausführungsart und in Figur 3 eine Weiterbildung der Schaltung gemäß Figur 1 dargestellt. Die übrigen Figuren beziehen sich auf das Verhalten einer Schaltung gemäß Figur T beziehungsweise Figur 3.The various advantageous embodiments of the invention are now presented with reference to Figures 1 to β. In this case, FIG. 1 shows the circuit diagram of a simple embodiment of the level converter according to the invention, in FIG. 2 another embodiment and in FIG. 3 a further development the circuit shown in FIG. The remaining figures relate to the behavior of a circuit according to FIG Figure T or Figure 3.
Die Schaltung gemäß Figur 1 für den erfindungsgemäßen .25 Pegelwandler besteht aus drei n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren T1, T2, T3 -und einem p-Kanal-MOS-Feldeffekttran-■ sistor, die zweckmäßig sämtlich vom selbstsperrenden Typ sind.' Dabei· liegt der p-Kanal-MOS-Transistor T4 mit seinem Drain an der Klemme für das Versorgungspotential V undThe circuit according to Figure 1 for the inventive .25 level converter consists of three n-channel MOS field effect transistors T1, T2, T3 and a p-channel MOS field effect tran ■ sistor, all of which are expediently of the self-locking type. ' The p-channel MOS transistor T4 lies with its Drain at the terminal for the supply potential V and
C CC C
mit-seiner Source sowohl am Signalausgang A des Pegelwand-• lers als auch· am Drain des ersten n-Kanaltransistors T1,■ ■' als auch am Gate des dritten n-Kanaltransistors T3. Das Gate des p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistors T4 ist mit dem Gate des ersten und des zweiten n-Kanal-MOS-Feldeffekt- ; transistors T1 bzw. T2 verbunden. Das Bezugspotential Vwith-its source both at the signal output A of the level wall- • lers as well as · at the drain of the first n-channel transistor T1, ■ ■ 'as well as at the gate of the third n-channel transistor T3. The gate of the p-channel MOS field effect transistor T4 is connected to the Gate of the first and second n-channel MOS field effect; transistor T1 or T2 connected. The reference potential V
liegt am Sourceanschluß des zweiten n-Kanaltransistors T9, dessen Drain mit dem Sourceanschluß des ersten n-Kanal-is at the source terminal of the second n-channel transistor T 9 , the drain of which is connected to the source terminal of the first n-channel transistor
VPA 83 P U 82 DEVPA 83 P U 82 DE
MOS-Transistors T1 und dem Sourceanschluß des dritten . η-Kanal transistors T3 unmittelbar verbunden ist.· Der Drainanschluß des dritten n-Kanal-MOS-Transistors T3 ist an den das Versorungspotential V^ führenden Anschluß ge-MOS transistor T1 and the source of the third . η-channel transistor T3 is directly connected. · The drain connection of the third n-channel MOS transistor T3 is to the connection leading to the supply potential V ^
cc legt. Schließlich ist der Signaleingang E der in Figur 1 ■ dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pegelwandlers gemeinsam durch das Gate des ersten n-Kanal-Transistors T1,. das Gate des zweiten n-Kanal-Transistors T2 und das Gate des p-Kanaltransistors T4 gegeben.cc sets. Finally, the signal input E is the one in FIG. 1 ■ illustrated embodiment of the level converter according to the invention commonly through the gate of the first n-channel transistor T1 ,. the gate of the second n-channel transistor T2 and given the gate of the p-channel transistor T4.
Die Schaltung gemäß Figur 1 zeigt die aus Figur 4 ersichtliche zeitliche Abhängigkeit der am Ausgang A erscheinenden und an die eigentliche CMOS-Schaltung weiterzugebenden .. Aus gangs signale vom Pegel der an den Signaleingang E angelegten digitalen Eingangssignale. Von einer Darstellung der eigentlichen CMOS-Schaltung in den Figuren wurde abgesehen, da es sich hierbei um Schaltungen handelt, die dem Stand der Technik angehören und deren Eigenschaften· ■· für das Verhalten des Pegelwandlers unerheblich sind.The circuit according to FIG. 1 shows that shown in FIG Time dependence of the output A appearing and to be passed on to the actual CMOS circuit .. Output signals at the level of the digital input signals applied to signal input E. From a representation the actual CMOS circuit in the figures has been omitted, since these are circuits that belong to the state of the art and their properties · ■ · are irrelevant for the behavior of the level converter.
' "'"
Das Hystereseverhalten der Schaltung gemäß Figur 1 ist in Figur 5 dargestellt. Die beiden Schaltpunkte der. Hysterese des Ausgangs A des Signalpegelwandlers lassen sich durch Variation der Transistoren T1 -.T4The hysteresis behavior of the circuit according to FIG. 1 is shown in FIG. The two switching points of the. The hysteresis of the output A of the signal level converter can be reduced by varying the transistors T1 -.T4
.bezüglich deren W/L-Verhältnisse einstellen. ..set with regard to their W / L ratios. .
Die Schaltung des Pegelwandlers gemäß Figur 1 zeichnet sich noch dadurch aus, daß bei Eingangsspannungen U^, : die kleiner als V + Einsatzspannung des n-Kanal-Tran-The circuit of the level converter according to Figure 1 is also characterized in that at input voltages U ^, : which is less than V + threshold voltage of the n-channel tran-
S SS S
sistors T2 bzw. die größer als V - Einsatzspannungsistor T2 or which is greater than V - threshold voltage
CCCC
des p-Kanal-Transistors T4, kein Querstrom durch die Schaltung des Pegelwandlers fließt.of the p-channel transistor T4, no cross current through the Circuit of the level converter flows.
Die Schaltung des erfindungsgemäßen Eingangspegelwandlers gemäß Figur 2 unterscheidet sich von der Schaltung gemäßThe circuit of the input level converter according to the invention according to FIG. 2 differs from the circuit according to FIG
Figur 1 dadurch, daß nur das Gate des ersten n-Kanal- : Transistors T1 und das Gate des zweiten n-Kanal-Transi-Figure 1 in that only the gate of the first n-channel : transistor T1 and the gate of the second n-channel transistor
stors Τ2 den Signaleingang E bilden,, während das Gate des p-Kanal-Transistors .T4 an der Klemme für.das Bezugspotential· V liegt. Im übrilgeh·-entspricht die Schaltung gemäß Figur 2 der Schaltung gemäß Figur 1. ■5 ' stors Τ2 form the signal input E, while the gate of the p-channel transistor .T4 is connected to the terminal for the reference potential · V. Otherwise the circuit according to FIG. 2 corresponds to the circuit according to FIG. 1. ■ 5 '
Auch diese Schaltung gemäß Figur 2 hat ein Verhalten des Ausgangssignales, das in Figur 4 bzw. in Figur 5 dargestellt ist. This circuit according to FIG. 2 also has an output signal behavior that is shown in FIG. 4 and in FIG.
Mitunter kann es zweckmäßig sein, wenn der Pegelwandler mit einem zusätzlichen Freigabesignal 0_ beaufschlagt wird, das zwischen den Pegeln V' und ν_Λ schaltet.» z.B. Sometimes it can be useful if the level converter receives an additional enable signal 0_, which switches between the levels V 'and ν_ Λ . » e.g.
SS . OCSS. OC
wenn die über den Pegelwandler zu steuernde CMOS-Digitalschaltung durch einen RAT-I- oder DRAM-Speicher gegeben ist.if the CMOS digital circuit to be controlled via the level converter is given by a RAT-I or DRAM memory.
· ■· ■
·.·■ Hier geht man zweckmäßig von der in Figur 1 dargestellten Schaltung aus, wobei der Signaleingang E jedoch unter Vermittlung der Source-Drainstrecke eines vierten ri-Kanäl-MOS-Feldeffekttransistors T5 mit ,,dem Gate des ersten und des zweiten η-Kanal-Transistors, also mit. dem Gate von T1 und T2, sowie mit dem Gate des'p-Kanal-Transistors T4 verbunden ist. Das Gate des vierten n-Kanal-Transistors T-5 wird von einem Freigäbe-Taktsignal 0σ gesteuert, das zugleich am Gate eines zweiten p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistors T6 liegt. Der Drainanschluß des zuletzt genannten p-Kanal-Transistors Τβ liegt an der Klemme für das Versorgungspotential V ■ und sein Sourceanschluß ist mit den Gates cc . . - -·. · ■ Here one is expedient from the position shown in Figure 1 circuit, the signal input E, however, through the intermediary of the source-drain path of a fourth ri-Kanäl MOS field effect transistor T5 ,, the gate of the first and second η- Channel transistor, so with. is connected to the gate of T1 and T2, as well as to the gate of the p-channel transistor T4. The gate of the fourth n-channel transistor T-5 is controlled by an enable clock signal 0 σ , which is also applied to the gate of a second p-channel MOS field effect transistor T6. The drain connection of the last-mentioned p-channel transistor Τβ is connected to the terminal for the supply potential V ■ and its source connection is connected to the gates cc. . - -
der Transistoren T1, T2 und T4 in der aus Figur 3.ersieht- ■ liehen Weise verbunden.of the transistors T1, T2 and T4 in the figure 3 borrowed way connected.
■ · ■ . .■ · ■. .
Die Schaltung gemäß Figur 3 x^eist somit im Vergleich zu der Schaltung gemäß Figur 1 einen v/eiteren η-Kanal-Transistor und einen weiteren p-Kanal-Transistor auf. Diese beiden Transistoren T5 und T6, die durch das Signal 0 angesteuert werden, dienen dazu, die Schaltung freizugeben.The circuit according to FIG. 3 x ^ e is thus in comparison to the circuit according to FIG. 1 has a further η-channel transistor and another p-channel transistor. These two transistors T5 and T6, which are driven by the 0 signal are used to enable the circuit.
V/enn 0 = V , dann ist die Spannung am Gate des ersten s ss7 · -V / enn 0 = V, then the voltage at the gate of the first s ss 7 -
und des zweiten n-Kanal-Transistors T1 und T2 sowie amand the second n-channel transistor T1 and T2 and am
VPA 83 P H S 2 DEVPA 83 P H S 2 DE
Gate des p-Kanaltransistors T4 gleich V und der AusgangThe gate of the p-channel transistor T4 is equal to V and the output
CCCC
A "auf dem Pegel V" . In diesem Falle zieht die SchaltungA "at level V". In this case the circuit pulls
ssss
keinerlei Querstrom. Ergänzend ist zu dieser Schaltung noch festzustellen, daß dafür gesorgt werden muß, daß das Eingangssignal nicht negativer als V_ v/erden darf.no cross flow. In addition to this circuit it should be noted that it must be ensured that the input signal must not be grounded more negatively than V_ v /.
SSSS
Wie-man aus den bisherigen Ausführungen erkennen kann, besteht der erfindungsgemäße Pegelwandler gewissermaßen aus einem in CMOS-Schaltungstechnik ausgeführten.Schmitt-Trigger. Sr ermöglicht eine hohe Verstärkung, d.h., daß bei einer kleinen Änderung der Eingangsspannung am Triggerpunkt der Schaltung der Ausgang A auf ein Potential . zwischen dein Versorgungspotential V _ und dem B.ezugspo-As can be seen from the previous statements, the level converter according to the invention consists to a certain extent of a Schmitt trigger implemented in CMOS circuit technology. Sr enables a high gain, i.e. with a small change in the input voltage at the trigger point of the circuit, output A is at a potential. between your supply potential V _ and the B. reference point
CCCC
tential V -um. Die hohe Verstärkung der Schaltung undpotential V -um. The high gain of the circuit and
SSSS
eine zusätzliche Hysterese sorgen dafür, daß.das Verhal-, ten des Schaltungsausgangs A nur wenig gegenüber Störungen am Signaleingang E anfällig ist.an additional hysteresis ensures that the behavior, ten of the circuit output A is only slightly susceptible to interference at the signal input E.
. Zu bemerken .ist schließlich noch, daß die Beaufschla- . .20 gung des Signaleingangs Ξ mittels Digitalsignalen erfolgt, deren Lo1^-Pegel größer als V„ und deren High-Pegel. Finally, it should be noted that the Beaufschla-. .20 supply of the signal input Ξ takes place by means of digital signals whose Lo 1 ^ level is greater than V "and whose high level
ssss
kleiner als V-qj-j ist, was insbesondere für eine Beaufschlagung mit TTL-Signalen der Fall ist. · . . ·is smaller than V-qj-j, which is especially an impact is the case with TTL signals. ·. . ·
6 Figuren
.6 Patentansprüche6 figures
.6 claims
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833324030 DE3324030A1 (en) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | Input signal level converter for an integrated CMOS digital circuit |
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DE19833324030 DE3324030A1 (en) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | Input signal level converter for an integrated CMOS digital circuit |
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Publication Number | Publication Date |
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DE3324030A1 true DE3324030A1 (en) | 1985-01-17 |
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ID=6203089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19833324030 Withdrawn DE3324030A1 (en) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | Input signal level converter for an integrated CMOS digital circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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