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Die
Erfindung betrifft einen Schaltkreis, der eine Funktionalität zum „Aufwecken" eines Teils des Schaltkreises
aus einem Bereitschaftsmodus in einen aktiven Betriebsmodus aufweist.
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In
modernen Schaltkreisen ist häufig
vorgesehen, dass bestimmte Bereiche des Schaltkreises unabhängig von
anderen Bereichen des Schaltkreises in einem Bereitschaftsmodus,
d.h. in einem Stand-by-Betrieb, betrieben werden können. Sofern während des
Betriebs des Schaltkreises offenkundig ist, dass diese bestimmten
Bereiche zur Zeit oder während
einer absehbaren Zeitspanne nicht benötigt werden, werden diese Bereiche
in den Bereitschaftsmodus versetzt. Wenn die sich im Bereitschaftsmodus
befindenden Bereiche des Schaltkreises wieder benötigt werden,
können
sie in den aktiven Betriebsmodus zurückgeführt werden. Im Ergebnis wird durch
diese Maßnahme
eine Reduzierung des Energieverbrauchs erzielt.
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Technisch
wird die vorstehend beschriebene Funktionalität in integrierten Schaltkreisen
durch zwei elektrisch voneinander entkoppelbare Masseleitungen ermöglicht.
Die erste Masseleitung dient dabei zur Versorgung der Teile des
Schaltkreises, die in den Bereitschaftsmodus versetzt werden können. Während des
Bereitschaftsmodus ist die erste Masseleitung von dem Massepotential
entkoppelt. Demgegenüber
liegt an der zweiten Masseleitung das Massepotential konstant an.
Die zweite Masseleitung lässt
sich mit der ersten Masseleitung über parallel geschaltete Schalter
verbinden. Dadurch kann die erste Masseleitung mit dem Massepotential
beaufschlagt werden.
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Im
Unterschied zu dem Massepotential liegt das zweite Potential der
Versorgungsspannung, welches im Allgemeinen das positive Potential
der Versorgungsspannung ist, in der Regel auch während des Bereitschaftsmodus
an den heruntergefahrenen Bereichen des Schaltkreises an. Diese
Anordnung bedingt, dass sich die erste Masseleitung während des
Bereitschaftsmodus auf dem positiven Potential der Versorgungsspannung
befindet.
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Wenn
die Teile des Schaltkreises, die von der Versorgungsspannung entkoppelt
wurden, wieder in den aktiven Betriebsmodus, d.h. in den Normalmodus,
zurückgeführt werden
sollen, werden die Schalter zwischen der ersten Masseleitung und
der zweiten Masseleitung sukzessive geschlossen. Der Grund dafür, dass
die Schalter nicht gleichzeitig sondern nacheinander geschlossen
werden, ist, dass aufgrund des Schließens eines Schalters der Strom, der
von der Versorgungsspannungsquelle gezogen wird, plötzlich ansteigt,
was wiederum bewirkt, dass die von der Versorgungsspannungsquelle
bereitgestellte Versorgungsspannung kurzfristig abfällt, bis sie
sich wieder auf ihrem ursprünglichen
Wert stabilisiert hat. Würden
demnach zu viele der Schalter zwischen den beiden Masseleitungen
gleichzeitig geschlossen, könnte
dies zur Folge haben, dass dadurch die Versorgungsspannung kurzfristig
so weit abfallen würde,
dass die Bauelemente des Schaltkreises, die sich nicht in dem Bereitschaftsmodus
befinden, während
dieser Zeit nur unzureichend mit Spannung versorgt würden. Dies
würde den
Betrieb des Schaltkreises beeinträchtigen und schlimmstenfalls
zu einem zumindest kurzfristigen Ausfall des Schaltkreises führen.
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Aus
diesem Grund wird bei der Rückkehr
in den aktiven Betriebsmodus zunächst
eine kleine Anzahl von Schaltern nacheinander geschlossen. Danach
werden für
eine Zeitspanne von einigen hundert Nanosekunden keine weiteren
Schalter geschlossen. Während
dieser Zeitspanne erreicht die erste Masseleitung das Massepotential.
Anschließend
werden die übrigen
Schalter geschlossen und der betreffende Teil des Schaltkreises
kann wieder in dem aktiven Betriebsmodus betrieben werden. Dabei
enthält
diese zweite Gruppe von Schaltern in der Regel die Hauptanzahl der
zur Verfügung
stehenden Schalter.
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Nachteilig
an der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise ist, dass die Zeit,
die für
die Rückkehr
der ersten Masseleitung von dem positiven Potential der Versorgungsspannung
zu dem Massepotential benötigt
wird, nur grob geschätzt
werden kann, da diese Zeit von vielen Faktoren abhängt, wie
beispielsweise der Größe des mit
ihr verbundenen Teils des Schaltkreises, den Betriebsbedingungen,
wie z.B. der Temperatur, sowie dem Formfaktor dieses Schaltkreisabschnitts
im Layout. Um nicht Gefahr zu laufen, die Hauptzahl der Schalter
zu früh
durchzuschalten, wird in der Regel eine Wartezeit gewählt, die
wesentlich länger
ist als die Zeit, welche die erste Masseleitung zur Rückkehr zu
dem Massepotential benötigt.
Diese Wartezeit wird entweder durch einen programmierbaren Zähler oder
ein Verzögerungselement
generiert.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Schaltkreis mit einem zwischen dem Bereitschaftsmodus
und dem aktiven Betriebsmodus umschaltbaren Teil zu schaffen, bei
welchem sich bei der Rückkehr
in den aktiven Betriebsmodus die für die jeweilige Situation optimale
Wartezeit einstellen lässt.
Ferner soll ein entsprechendes Verfahren angegeben werden.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die
Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche
1 und 14 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen
angegeben.
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Der
erfindungsgemäße Schaltkreis
weist einen ersten Teil auf, der in zumindest zwei Betriebsmodi
betrieben werden kann. Der Anwender oder eine Steuereinheit kann
bestimmen, ob sich der erste Teil in einem Bereitschaftsmodus oder
einem aktiven Betriebsmodus befinden soll. Der Bereitschaftsmodus
ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil von der Versorgungsspannung
entkoppelt ist, wohingegen im aktiven Betriebsmodus die Versorgungsspannung
an dem ersten Teil anliegt.
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Der
Schaltkreis umfasst des Weiteren eine erste Leitung, mittels derer
der erste Teil des Schaltkreises während des aktiven Betriebsmodus
mit einem Versorgungspotential versorgt wird, und eine zweite Leitung,
an der das Versorgungspotential ununterbrochen anliegt. Das Versorgungspotential
stellt dabei das eine Potential der Versorgungsspannung des Schaltkreises
dar. Die erste Leitung und die zweite Leitung können mittels einer Schalteinheit
elektrisch miteinander verbunden werden.
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Ein
wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass eine Bestimmungseinheit
vorgesehen ist, die zumindest zeitweise das elektrische Potential
der ersten Leitung bestimmt oder abschätzt, in welchem Potentialbereich
sich das Potential der ersten Leitung befindet. Eine Steuereinheit
verwendet den von der Bestimmungseinheit ermittelten Potentialwert,
um die Schalteinheit beim Umschalten des ersten Teils des Schaltkreises
von dem Bereitschaftsmodus in den aktiven Betriebsmodus zu steuern.
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Vorteilhaft
an der Erfindung ist, dass sie es ermöglicht, den Schaltvorgang,
bei welchem die erste Leitung mit der zweiten Leitung verbunden
wird, von dem elektrischen Potential der ersten Leitung abhängig zu
machen und dabei insbesondere die Veränderung dieses Potentials während des
Umschaltvorgangs zu berücksichtigen.
Diese Maßnahme
ermöglicht
es, den optimalen Zeitpunkt zu finden, ab welchem eine größere Anzahl
von parallel angeordneten Verbindungen zwischen der ersten und der zweiten
Leitung für
die konstante Aufrechterhaltung der Versorgungsspannung unschädlich ist.
Im Ergebnis bewirkt dies, dass der Umschaltvorgang von dem Bereitschaftsbetrieb
zu dem aktiven Betriebsmodus möglichst
schnell erfolgt, wobei sichergestellt ist, dass die Versorgungsspannung
durch den Umschaltvorgang nicht übermäßig beeinflusst
wird, und somit ein ordnungsgemäßes Funktionieren
des Schaltkreises gewährleistet
ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltkreises umfasst die Schalteinheit
mindestens einen ersten Schalter und mindestens einen zweiten Schalter.
Die ersten und zweiten Schalter sind parallel zwischen die erste
und die zweite Leitung geschaltet. Ferner wird beim Umschalten des
ersten Teils des Schaltkreises von dem Bereitschaftsmodus in den
aktiven Betriebsmodus der mindestens eine erste Schalter zeitlich
vor dem mindestens einen zweiten Schalter geschlossen. Dabei hängt das
Schließen
des mindestens einen zweiten Schalters von den von der Bestimmungseinheit ermittelten
Werten ab.
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Die
vorstehend beschriebene bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es,
zu Beginn des Umschaltvorgangs mittels des oder der ersten Schalter
eine erste Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Leitung
zu schaffen, über
die ein verhältnismäßig geringer
Strom fließen
kann. Dieser Stromfluss bewirkt eine Veränderung des Potentials der
ersten Leitung in Richtung des Versorgungspotentials, welches in
dem aktiven Betriebsmodus zur Spannungsversorgung benötigt wird.
Sobald das Potential der ersten Leitung aufgrund dieses Stromflusses
einen bestimmten Wert oder gar das Versorgungspotential erreicht
hat, können
der oder die zweiten Schalter geschlossen werden, ohne dass ein Zusammenbrechen
der Versorgungsspannung zu befürchten
ist.
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Simulationen
haben ergeben, dass die effektive Umschaltzeit zwischen den beiden
Betriebsmodi durch diese Maßnahme
im Vergleich zu der Umschaltzeit bei herkömmlichen Schaltkreisen um einen Faktor
5 bis 10 verkürzt
wird.
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Vorzugsweise
ist die Bestimmungseinheit derart ausgestaltet, dass sie den Zeitpunkt
bestimmt, zu welchem das Potential der ersten Leitung einen vorgegebenen
Wert annimmt. In einer alternativen Ausgestaltung bestimmt die Bestimmungseinheit
den Zeitpunkt, bei welchem das Potential der ersten Leitung einen vorgegebenen
Schwellwert durchläuft. Dieses
Ereignis löst
das Schließen
des mindestens einen zweiten Schalters aus.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltkreises
sieht vor, dass eine Mehrzahl von ersten Schaltern parallel zwischen der
ersten und der zweiten Leitung angeordnet ist. Zu Beginn des Umschaltvorgangs
des Betriebsmodus werden die ersten Schalter nacheinander geschlossen,
wobei die Zeitabstände
zwischen dem Schließen
der einzelnen ersten Schalter vorgegeben sind. Dies bedeutet, dass
zu diesem Zeitpunkt das Potential der ersten Leitung noch nicht
beachtet werden muss.
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Vorteilhafterweise
ist des Weiteren eine Mehrzahl von zweiten Schaltern vorgesehen.
Im Gegensatz zu den ersten Schaltern werden die zweiten Schalter
auf ein Steuersignal der Steuereinheit hin gemeinsam geschlossen.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltkreises
ist der einzige Schaltvorgang, der durch das Potential der ersten
Leitung bestimmt ist, das Schließen des oder der zweiten Schalter.
Dies bedingt, dass die Bestimmungseinheit und die Steuereinheit
aufwandsgünstig
realisiert werden können.
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Das
Versorgungspotential, mit dem die erste Leitung beaufschlagt ist,
ist vorteilhafterweise ein Massepotential der Versorgungsspannung.
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Ferner
enthält
der Schaltkreis vorzugsweise eine dritte Leitung, die mit dem zweiten
Potential der Versorgungsspannung beaufschlagt ist. In der Regel ist
dies das positive Potential VDD der Versorgungsspannung. Die dritte
Leitung ist mit dem ersten Teil des erfindungsgemäßen Schaltkreises
auch während
dessen Bereitschaftsbetrieb verbunden. Dies bewirkt, dass die erste
Leitung während
des Bereitschaftsbetriebs auf das zweite Potential der Versorgungsspannung
gezogen wird.
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Das
Massepotential der Versorgungsspannung stellt in einer bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung das vorgegebene Potential dar, nach
dem gemäß einer
weiter oben beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung gesucht wird.
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Zwischen
die erste Leitung und die dritte Leitung ist vorteilhafterweise
ein schwacher Pull-Up-Widerstand geschaltet.
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Die
Bestimmungseinheit kann auf verschiedene Art und Weise implementiert
werden. Die Bestimmungseinheit kann beispielsweise so ausgelegt sein,
dass sie in Abhängigkeit
von dem Potential der ersten Leitung als Eingangswert und einem
vorgegebenen Schwellwert einen Ausgangswert ausgibt. Wenn der Eingangswert
den vorgegebenen Schwellwert durchläuft, ändert sich der Ausgangswert.
Dabei sollte der Schwellwert möglichst
nahe am Massepotential liegen. Demnach schlägt das Ausgangssignal der Bestimmungseinheit
um, sobald das Potential der ersten Leitung das Massepotential erreicht
hat bzw. sich in dessen Nähe
befindet. Als Bauelemente für
eine derartig ausgestaltete Bestimmungseinheit kommen beispielsweise
Puffer oder Inverter in Betracht.
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Vorzugsweise
sind sämtliche
Bauelemente des erfindungsgemäßen Schaltkreises
auf einem gemeinsamen Substrat insbesondere monolithisch integriert.
Die ersten und zweiten Schalter sind in diesem Fall durch MOS-Transistoren,
die insbesondere einen n-dotierten Kanal aufweisen, realisiert.
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Neben
dem ersten Teil des erfindungsgemäßen Schaltkreises kann ein
zweiter Teil des Schaltkreises vorgesehen sein, dessen Betriebszustand nicht
an den Betriebszustand des ersten Teils gekoppelt sein muss. Dies
bedeutet, dass der zweite Teil in einem aktiven Betriebsmodus betrieben
werden kann, während
sich der erste Teil beispielsweise in dem Bereitschaftsbetrieb befindet.
Der zweite Teil des Schaltkreises wird über die zweite Leitung mit dem
Versorgungspotential versorgt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
dient zum Wechseln des Betriebsmodus eines ersten Teils eines Schaltkreises
von einem Bereitschaftsmodus in einen aktiven Betriebsmodus. Der
Schaltkreis weist eine erste Leitung und eine zweite Leitung auf.
Die erste Leitung versorgt den ersten Teil des Schaltkreises während dessen
aktiven Betriebsmodus mit einem Versorgungspotential. Die zweite
Leitung ist durchgehend mit dem Versorgungspotential beaufschlagt.
Das erfindungsgemäße Verfahren
umfasst folgende Schritte:
- (a) Bestimmen des
Potentials der ersten Leitung; und
- (b) Elektrisches Verbinden der ersten Leitung mit der zweiten
Leitung in Abhängigkeit
von dem im Schritt (a) ermittelten Potential.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
weist die gleichen Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren wie der
erfindungsgemäße Schaltkreis
auf.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
erläutert.
In diesen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der Stromversorgung eines Schaltkreises
gemäß dem Stand
der Technik;
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2 eine
schematische Darstellung von Steuersignalen beim Umschalten eines
Teils des in 1 dargestellten Schaltkreises
von einem Bereitschaftsmodus in einen aktiven Betriebsmodus;
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3 eine
schematische Darstellung von Potentialverläufen beim Umschalten des Betriebsmodus
gemäß den 1 und 2;
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4 eine
schematische Darstellung der Stromversorgung eines Schaltkreises
als Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Schaltkreises;
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5 eine
schematische Darstellung von Steuersignalen beim Umschalten eines
Teils des in 4 dargestellten Schaltkreises
von einem Bereitschaftsmodus in einen aktiven Betriebsmodus; und
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6 eine
schematische Darstellung von Potentialverläufen beim Umschalten des Betriebsmodus
gemäß den 4 und 5.
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In 1 ist
ein Ausschnitt eines herkömmlichen
Schaltkreises dargestellt. Dieser Schaltkreis weist einen Abschnitt 1 auf,
welcher wahlweise in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt werden
kann, sofern er zu dem jeweiligen Zeitpunkt nicht benötigt wird.
Der Abschnitt 1 wird über
zwei Versorgungsleitungen 2 und 3 mit der Versorgungsspannung
versorgt. Während
des aktiven Betriebs des Schaltkreises liegt an der Versorgungsleitung 2 das
positive Potential VDD der Versorgungsspannung an. Das Massepotential
VSS liegt an der Versorgungsleitung 3 nur während des
aktiven Betriebs des Abschnitts 1 an. Während des Bereitschaftsbetriebs
des Abschnitts 1 ist die Versorgungsleitung 3 von
dem Massepotential VSS entkoppelt.
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Das
Massepotential VSS wird der Versorgungsleitung 3 über eine
Versorgungsleitung 4 zur Verfügung gestellt. An der Versorgungsleitung 4 liegt das
Massepotential VSS während
des aktiven Betriebs des Schaltkreises konstant an. Die beiden Versorgungsleitungen 3 und 4 können über Schalter 5, 6 und 7 sowie
eine Gruppe von Schaltern 8 elektrisch miteinander verbunden
werden bzw. voneinander getrennt werden. Die Schalter 5 bis 8 sind
dazu in einer parallelen Konfiguration zwischen die Versorgungsleitungen 3 und 4 geschaltet.
Während
des aktiven Betriebs des Abschnitts 1 sind die Schalter 5 bis 8 geschlossen
und während
des Bereitschaftsbetriebs geöffnet.
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Des
Weiteren ist eine Steuereinheit 9 vorgesehen, die über ihre
Ausgänge
die Schalter 5 bis 8 steuert. Dabei wird jeder
der Schalter 5 bis 7 mittels eines eigenen Steuersignals
poweron[1], poweron[2] bzw. poweron[3] gesteuert. Die Schalter 8 werden mittels
eines gemeinsamen Steuersignals poweron[0] gesteuert. Eingangsseitig
nimmt die Steuereinheit 9 ein Steuersignal 10 von
einer in 1 nicht dargestellten, übergeordneten
Steuereinheit entgegen.
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In
den in 2 gezeigten Diagrammen ist die zeitliche Reihenfolge
dargestellt, in welcher die Schalter 5 bis 8 bei
der Rückkehr
von dem Bereitschaftsbetrieb in den aktiven Betriebsmodus geschlossen
werden.
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Nachdem
der Steuereinheit 9 mittels des Steuersignals 10 signalisiert
wurde, dass der Abschnitt 1 in den aktiven Betriebsmodus
zurückkehren soll,
steuert sie die Schalter 5 bis 7 über die
Steuersignale poweron[1] bis poweron[3] derart an, dass diese – wie in 2 dargestellt – nacheinander
mit einer Verzögerung
von jeweils etwa 2 ns geschlossen werden. Die drei Zeitpunkte, zu
welchen die Schalter 5, 6 und 7 jeweils
geschlossen werden, sind in 2 mit den
Bezugszeichen t[1], t[2] und t[3] gekennzeichnet. Anschließend vergeht
eine fest vorgegebene Zeitspanne von zumindest 200 ns, bis die Schalter 8 gemeinsam
mit Hilfe des Steuersignals poweron[0] zu dem Zeitpunkt t[0] durchgeschaltet
werden.
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Die
Gründe,
die dem vorstehend beschriebenen Vorgehen beim Schließen der
Schalter 5 bis 8 zugrunde liegen, lassen sich
anhand von dem in 3 gezeigten Diagramm erläutern. In 3 ist durch
die durchgezogene Kurve 20 die Versorgungsspannung, wie
sie an dem Schaltkreis anliegt, gegen die Zeit t aufgetragen. Die
gestrichelte Kurve 21 gibt das zeitliche Verhalten des
Potentials wieder, welches an der Versorgungsleitung 3 anliegt.
Die Zeitpunkte t[1], t[2], t[3] und t[0], zu welchen die Schalter 5 bis 8 jeweils
mittels der Steuersignale poweron[1], poweron[2], poweron[3] bzw.
poweron[0] geschlossen werden, sind in 3 ebenfalls
dargestellt.
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Zu
Beginn der in 3 gezeigten Potentialmessung
befindet sich der Abschnitt 1 des Schaltkreises im Bereitschaftsmodus.
Folglich sind die Schalter 5 bis 8 geöffnet und
die Versorgungsleitung 3 liegt auf dem positiven Potential
VDD der Versorgungsspannung. Nachdem die Schalter 5 bis 7 oder zumindest
einer dieser Schalter geschlossen wurden, bedingt der dadurch erzeugte
Stromfluss durch die jeweils geschlossenen Schalter 5 bis 7,
dass das Potential der Versorgungsleitung 3 ausgehend von dem
positiven Potential VDD der Versorgungsspannung absinkt, bis es
schließlich
das Massepotential VSS erreicht hat. Dabei gilt, dass das Potential
der Versorgungsleitung 3 umso schneller sinkt, je mehr Schalter
geschlossen sind. Da – wie
weiter oben bereits erläutert
wurde – die
Rate, mit welcher das Potential der Versorgungsleitung 3 auf
das Massepotential VSS absinkt, nicht von vornherein klar ist und somit
nicht genau angegeben werden kann, wann das Massepotential VSS erreicht
wird, wird eine ausreichend lange Zeitspanne von mindestens 200
ns gewartet, bis nach dem Schließen des Schalters 7 auch
die übrigen
Schalter 8 geschlossen werden. Danach ist der Abschnitt 1 des
in 1 dargestellten Schaltkreises wieder voll einsatzfähig.
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Ferner
ist aus 3 ersichtlich, dass die von einer
Versorgungsspannungsquelle bereitgestellte Versorgungsspannung jedes
Mal, wenn einer der drei Schalter 5, 6 oder 7 geschlossen
wird, leicht einbricht. Ein Regler in der Versorgungsspannungsquelle
bewirkt, dass sich die Versorgungsspannung jeweils eine kurze Zeit
nach dem durch das Schließen eines
der Schalter 5 bis 7 erzeugten Einbruch wieder stabilisiert
und ihren ursprünglichen
Wert annimmt. Dabei muss gewährleistet
sein, dass die Versorgungsspannung in dem Spannungsbereich bleibt, der
durch die mit min und max gekennzeichneten Linien bestimmt ist.
Anderenfalls könnte
eine beispielsweise zu niedrige Versorgungsspannung die Funktion
des Schaltkreises beeinträchtigen.
Diese Überlegungen
müssen
insbesondere bei der Dimensionierung der Schalter 5, 6 und 7 und
bei der Wahl der Zeitabstände
zwischen den Zeitpunkten t[1], t[2] und t[3] beachtet werden.
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In 4 ist
als Ausführungsbeispiel
der Erfindung ein Ausschnitt eines Schaltkreises dargestellt, der
in weiten Teilen dem in 1 gezeigten herkömmlichen
Schaltkreis entspricht. Aus diesem Grund sind einander entsprechende
Bauelemente bzw. Abschnitte in den 1 und 4 mit
denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Im
Unterschied zu dem in 1 dargestellten Schaltkreis
weist die in 4 gezeigte Schaltkreis einen
sehr schwachen Pull-Up-Widerstand 11 und eine Einheit 12 auf.
Ferner ist die Steuereinheit 13 zum Ansteuern der Schalter 5 bis 8 in 4 anders
ausgestaltet als die in 1 gezeigte Steuereinheit 9.
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Der
Pull-Up-Widerstand 11 ist zwischen die Versorgungsleitungen 2 und 3 geschaltet.
An den Anschluss des Pull-Up-Widerstands 11, der mit der
Versorgungsleitung 3 verbunden ist, ist der Eingang der Einheit 12 geschaltet.
Der Ausgang der Einheit 12 ist mit einem Steuereingang
der Steuereinheit 13 verbunden.
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Im
Unterschied zu dem in 1 gezeigten Schaltkreis ist
bei dem in 4 dargestellten Schaltkreis
für das
Aufwecken des Abschnitts 1 aus dem Bereitschaftsmodus keine
feste Zeitspanne zwischen dem Schließen des Schalters 7 und
dem gemeinsamen Schließen
der Schalter 8 vorgegeben. Vielmehr dient die Einheit 12 dazu,
dass an der Versorgungsleitung 3 anliegende Potential zu
messen bzw. abzuschätzen
und der Steuereinheit 13 den Zeitpunkt anzuzeigen, zu welchem
die Versorgungsleitung 3 das Massepotential VSS erreicht
hat bzw. zu welchem das Potential der Versorgungsleitung 3 sich
in der Nähe
des Massepotentials VSS befindet.
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Das
Ergebnis dieser Maßnahme
lässt sich anhand
der 5 und 6 ersehen. In den 5 und 6 sind
die gleichen Größen wie
in den 2 und 3 gegen die Zeit t aufgetragen
sind. Aus 6 geht hervor, dass der Zeitpunkt
t[0], zu welchem die Schalter 8 geschlossen werden, genau
der Zeitpunkt ist, an welchem das durch die Kurve 22 gekennzeichnete
Potential der Versorgungsleitung 3 das Massepotential VSS
erreicht hat. Dadurch wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
bedingt, dass die in 5 mit dem Bezugszeichen 14 gekennzeichnete
Zeitspanne, die zwischen dem Schließen des Schalters 7 und
dem Schließen
der Schalter 8 liegt, wesentlich kürzer als 200 ns ist.
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Im
Ergebnis bewirkt die Erfindung demnach, dass die für das Aufwecken
des Abschnitts 1 aus dem Bereitschaftsmodus benötigte Zeit
möglichst kurz
ist und dass die Versorgungsspannung des Schaltkreises während des
Schließens
der zwischen den Versorgungsleitungen 3 und 4 angeordneten Schalter 5 bis 8 in
einem tolerierbaren Bereich bleibt.
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Für die Ausgestaltung
der Einheit 12 gibt es verschiedene Möglichkeiten. Vorzugsweise ist
die Einheit 12 so ausgelegt, dass sie bestimmt, ob das Potential
der Versorgungsleitung 3 größer oder kleiner als ein vorgegebener
Schwellwert ist. Dabei liegt der Schwellwert möglichst nahe an dem Massepotential
VSS. Das Ergebnis dieses Schwellwertvergleichs wird am Ausgang der
Einheit 12 beispielsweise in Form eines binären Signals
ausgegeben. Damit die Einheit 12 auch während einer noch ungenügenden Spannungsversorgung
des Abschnitts 1 bereits einsatzfähig ist, wird zu ihrer Spannungsversorgung das
positive Versorgungspotential VDD und das Massepotential VSS der
Versorgungsleitung 4 herangezogen. Die Einheit 12 kann
beispielsweise mittels eines Inverters oder eines Puffers re alisiert
werden, wobei diese Bauelemente jeweils den vorgegebenen niedrigen
Schwellwert aufweisen müssen.
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Bei
dem in 4 dargestellten Schaltkreis kann es sich um einen
auf einem gemeinsamen Substrat insbesondere monolithisch integrierten
Schaltkreis (IC) handeln. Bei den Schaltern 5 bis 8 kann
es sich um MOS-Transistoren handeln, insbesondere um MOS-Transistoren
mit einem n-dotierten Kanal. Pro mm2 Fläche des
Abschnitts 1 sind größenordnungsmäßig 4 Schalter
vorgesehen, die nacheinander mit Zeitabständen von jeweils 2 ns geschlossen werden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der
Erfindung sind 3 Schalter 5, 6 und 7 vorgesehen, da
die Fläche
des Abschnitts 1 etwa 0,75 mm2 beträgt. Wichtig
ist, dass beim Schließen
der einzelnen Schalter 5, 6 und 7 die
Versorgungsspannung nicht so weit abfällt, dass sie die in 6 mit „min" gekennzeichnete
Spannung unterschreitet (vgl. Kurve 20 in 6).
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In
der Fachliteratur werden die Versorgungsleitungen 2 und 4 häufig auch
als „VDD
rail" (rail = Schiene)
bzw. „VSS
rail" bezeichnet.
Die Versorgungsleitung 3 stellt eine zusätzliche „VSS rail" dar.
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Neben
dem Abschnitt 1 kann der Schaltkreis noch weitere Abschnitte
enthalten, deren Betriebszustand nicht von dem Betriebszustand des
Abschnitts 1 abhängt.
Folglich können
zu derselben Zeit manche Abschnitte sich im Bereitschaftsbetrieb
befinden, während
andere Abschnitte aktiviert sind.