DE2361739C2 - Integrierbare Schaltung zur Überwachung einer Betriebsspannung - Google Patents

Description

Bei für die unterschiedlichsten Anwendungszwecke konzipierten Schaltungen kann das Problem auftreten, den Sollwert mindestens einer der die gesamte Schaltung speisenden Betriebsspannungen durch Vergleich mit einer Referenzspannung dahingehend zu überwachen, daß bei Über- oder Unterschreiten der Referenzspannung ein Signal ausgelöst wird, das seinerseits eine andere Stufe der gesamten Schaltung in gewünschtem Sinne beeinflußt.

So kann beispielsweise bei einer Frequenzteilerschaltung mit diesem Signal erreicht werden, daß bei Einschalten der Betriebsspannung, d. h. also, solange die Betriebsspannung niedriger als die Referenzspannung ist, die einzelnen Frequenzteilerstufen in eine vorbestimmte Lage, beispielsweise die Nullage, gebracht werden.

Ein anderes Beispiel, bei dem das geschilderte Problem auftritt, ist ein Generator unterschiedlicher diskreter Frequenzen, die beispielsweise in einem Ultraschallsender für die Fernbedienung von Fernsehgeräten erzeugt werden. Die Gesamtschaltung dieser Fernsteuerung enthält unter anderem eine Freigabestufe, die nur bei richtiger Wahl der Bedienungsfelder den Oszillator anschwingen läßt. Ein weiterer Eingang dieser Freigabpschaltung kann dazu herangezogen werden, den Oszillator erst anschwingen zu lassen, wenn die Betriebsspannung die Referenzspannung übersteigt.

Die Erfindung betrifft daher eine integrierbare Isolierschicht-Feldeffekttransistor-Schaltung zur Überwachung mindestens einer sie und gegebenenfalls weitere Schaltungen speisenden Betriebsspannung durch Vergleich der Betriebsspannung(en) mit einer Referenzspannung mittels einer Schwellwertschaltung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine mit Isolierschicht-Feldeffekttransistoren integrierbare Schaltung anzugeben, die die genannte Überwachungsfunktion ausführen kann. Diese Aufgabe wird von der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Eifindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung und deren Ausgestaltungen werden nun an Hand der Figuren der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung und

Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung der Schaltung nach Fig. 1.

In F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung zur Überwachung der einen Betriebsspannung U_B gezeigt. Diese Schaltung besteht aus der Reihenschaltung/1 des als Diode geschalteten Transistors 7"Il mit dem als Widerstand geschalteten Transistor Γ12 und der Inverterstufe/2, wobei Reihenschaltung und Inverterschaltung jeweils aus zwei komplementären Transistoren 711, 712 bzw. 721., 722 bestehen. Bei monolithischer Integration ist diese Schaltung also besonders für die sogenannten C-MOS-Schaltungen geeignet, also für komplementäre Isolierschicht-Feldeffekttransistor-Schaltungen.

Die Reihenschaltung /1 enthält den ersten p-Kanal-Transistor 711 und den als Lastwiderstand geschalteten ersten n-Kanal-Transistor 712, dessen Gate mit dem positiven Pol + der Betriebsspannungsquelle U_B verbunden ist. Die Inverterstufe / 2 enthält den zweiten n-Kanal-Transistor 721 und den als Lastwiderstand geschalteten zweiten p-Kanal-Transistor 722, dessen Gate mit dem negativen Pol — der Betriebsspannungsquelle U_n verbunden ist. Dieses Gate kann auch am Gate des zweiten n-Kanal-Transistors 721 angeschlossen sein.

Das Gate des ersten p-Kanal-Transistors 711 lieet

zusammen mit dem Gate des zweiten n-Kanal-Transistors'721 am Verbindungspunkt der beiden Transistoren der Reihenschaltung / ii, der erste p-Kanal-Transistor 711 ist also als Diode geschaltet. An seiner Stelle kann auch eine in Fiußrichtung betriebene bipolare Diode eingesetzt werden. Am gemeinsamen Verbindungspunkt der Transistoren T 21, T 22 der Inverterstufe 12 kann das einer beliebigen Steuerung dienende Ausgangssignal abgenommen werden.

Die Wirkungsweise der in F i g. 1 gezeigten Schaltung besteht darin, daß bei von Null aus steigender Betriebsspannung U_B Reihenschaltung und Inverterstufe so iange stromlos sind, bis die Betriebsspannung die Gate-Schwellspannung des ersten p-Kanai-Transistors TIl erreicht und dieser somit bei Überschreiten seiner Gate-Schwellspannung stromführend wird. Der erste n-Kanal-TransLtor T12 wirkt dann als Widerstand, und die Spannung am Verbindungspunkt der beiden Transistoren 711, T12 steigt mit wachsender Differenz zwischen Betriebsspannung und Gate-Schwellspannung des Transistors Γ11 weiter an. Erreicht diese Spannungsdifferenz nun die Gate-Schwellspannung des zweiten n-Kanal-Transistors Γ 21 der Inverterstufe 12, so beginnt dieser Transistor Strom zu führen, und am Verbindungspunkt der beiden Transistoren T 21, T 22 entsteht ein negativgerichteter Spannungssprung, da der Transistor Γ 22 ebenfalls als Widerstand wirkt. Dieser Spannungssprung kann in der bereits angedeuteten Weise zum Schalten einer weiteren Stufe der Gesamtschaltung herangezogen werden.

In F i g. 2 ist eine Weiterbildung der Schaltung nach F i g. 1 gezeigt

Die Reihenschaltung /1 mit den Transistoren 711, 712 wird nicht mehr direkt von der Betriebsspannung U_B gespeist, sondern über einen dem gesteuerten Strompfad des Transistors 711 in Serie geschalteten dritten p-Kanai-Transistor 73. Anstatt dieses p-Kanal-Transistors kann auch ein dritter n-Kanai-Transistor verwendet werden, der dann dem gesteuerten Strompfad des ersten n-Kanal-Transistors 712 in Serie zu schalten ist, der somit zwischen den beiden n-Kanal-Transistoren T12, 721 zu liegen käme. Das Gate dieses zusätzlichen Transistors kann von einer

ίο beliebigen Stufe der Gesamtschaltung angesteuert werden.

In Fig. 2 liegt der Reihenschaltung/1 ferner der Kondensator C parallel. Mit dieser erweiterten Schaltung kann erreicht werden, daß man einen Teil der Schaltung von der am Kondensator liegenden Spannung Uß in Abhängigkeit vom Eingeschaltetsein des dritten Transistors 73 dann speist, wenn die Betriebsspannung U_B impulsweise einer starken Stromentnahme unterliegt, und somit die Gefahr besteht, daß deren Wert unter einen für die Betriebsfähigkeit erforderlichen Wert absinkt. Dieser Anwendungsfall tritt überall dort auf, wo eine einzige Batterie sowohl eine mit relativ geringem Energieverbrauch arbeilende Schaltung als auch eine mit kurzzeitig starkem Energieverbrauch arbeitende Schaltung speisen muß, beispielsweise in einer elektronischen Uhr mit elektromechanischen! Wandler für den Zeigerantrieb.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist ohne weiteres monolithisch integrierbar und kann somit in solche integrierten Schaltungen mit wenig Aufwand einbezogen werden. Sie gestattet die sichere Überwachung von Betriebsspannungen.

Selbstverständlich wird die gleiche Wirkung erzielt, wenn die p- und n-Kanal-Transistoren vertauscht und die Betriebsspannung umgepolt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Integrierbare Isolierschicht-Feldeffekttransistor-Schaltung zur Überwachung des Sollwertes mindestens einer sie und gegebenenfalls weitere Schaltungen speisenden Betriebsspannung durch Vergleich der Betriebsspannung(en) mit einer Referenzspannung mittels einer Schwellwertschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzspannung die Summe der Beträge der Gate-Schwel!spannungen eines ersten p-Kanal-Feldeffekttransistors (711), der mit einem ersten n-Kanal-Feldeffekttransistor (712) als Lastwiderstand eine Reihenschaltung (/1) bilde*, und eines zweiten n-Kanal-Feldeffekttransistors (721), der mit einem zweiten p-Kanal-Feldeffekttransistor (722) als Lastwiderstand eine komplementäre Inverterstufe (/2) bildet, dient und daß die Schwellwertschaltung eine Stufe der weiteren Schaltung schaltet, wenn die Betriebsspannung die Schwellspannung über- oder unterschreitet.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gate des ersten p-Kanal-Transistors (711) am positiven Pol ( + ) der Betriebsspannung (U_B) liegt, daß das Gate des zweiten n-Kanal-Transistors (721) am negativen Pol ( —) der Betriebsspannung liegt, daß das Gate des ersten n-Kanal-Transistors (712) zusammen mit dem Gate des zweiten p-Kanal-Transistors (722) am Verbindungspunkt der beiden Transistoren (711, 712) der Reihenschaltung (/1) angeschlossen ist und daß der Verbiindungspunkt der beiden Transistoren (721, 722) der Inverterstufe (12) als Ausgang dient.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ersten p-Kanal-Transistor (711) und den positiven Pol ( + ) der Betriebsspannung (U_B) der gesteuerte Strompfad eines dritten p-Kanal-Transistors (73) oder zwischen den zweiten n-Kanal-Transistor (721) und den negativen Pol (—) der Betriebsspannung der gesteuerte Strompfad eines dritten n-Kanal-Transistors geschaltet ist, dessen Gate ein Impulssignal zugeführt ist, und daß der Reihenschaltung (/1) ein Kondensator (C) parallel geschaltet ist.

4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gate des zweiten p-Kanal-Transistors (722) anstatt am negativen Pol (—) der Betriebsspannung (U_n) am Gate des !weiten n-Kanal-Transistors (721) angeschlossen «st.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste p-Kanal-Transistor (711) durch eine bipolare, in Flußrichtung betriebene Diode ersetzt ist.