DE2713164C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung der Verarbeitung der durch zu geringe Versorgungsspannung während des Betriebsspannungsausfalls in einem batteriegepufferten Halbleiterspeicher hervorgerufenen Störungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verhinderung der Verarbeitung der in einem batteriegepufferten Halbleiterspeicher einer Datenverarbeitungsanordnung durch zu geringe Versorgungsspannung während des Betriebsspannungsausfalls hervorgerufenen gestörten Daten, wobei erst nach Wiederkehr der Betriebsspannung und vor der Ladung der aufladbaren Batterie die Höhe der von der Batterie abgegebenen Versorgungsspannung auf das Absinken unter einen für die Erhaltung der gespeicherten Daten erforderlichen Schwellenwert geprüft wird und. wobei bei dessen Unterschreitung ein Signal zur Anzeige eines Störungsfalls erzeugt wird, nach Patent... (Patentanmeldung P 26 09 428.0-53).

Sie bezieht sich auch auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Es läßt sich hierdurch feststellen, ob die Versorgungsspannung für den Halbleiterspeicher bei Einspeisung durch die Batteriespannung oder Akkumulatorspannung unter einen für die einwandfreie Speicherung der Daten kritischen Wert abgesunken ist Zusätzlich wird die Verarbeitung der Daten aus dem Halbleiterspeicher nach Unterschreiten der kritischen Versorgungsspannungsschwelle verhindert Die von der Batterie abgegebene Energie wird daher während des Betriebsspannungsausfalls nur vom Halbleiterspeicher benötigt, dessen Energieverbrauch gering ist Bei einer gegebenen Batteriegröße können mit den vorstehend erläuterten Maßnahmen längere Zeiträume zwischen dem Ausfall und der Wiederkehr der Betriebsspannung überbrückt werden.

Nach der Wiederkehr der Betriebsspannung wird der Akkumulator aufgeladen. Von dem Entladezustand des Akkumulators hängt die Zeit ab, die bis zur Aufladung auf die für den einwandfreien Betrieb des Halbleiterspeichers erforderliche Spannung vergeht Diese Zeit kann also bei einer Fehlermeldung nach der Wiederkehr der Spannung auch sehr kurz sein. Wird der Fehler vor der nächsten Abschaltung der Datenverarbeitungsan-Ordnung oder der nächsten Spannungsunterbrechung nicht behoben, dann entsteht wegen der Aufladung des Akkumulators bei erneutem Auftreten der Betriebsspannung, z. B. durch Einschalten, keine Fehlermeldung. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Anordnung der eingangs erwähnten Gattung derart weiterzuentwickeln, daß auch bei wiederholter Unterbrechung der Spannungszufuhr ohne zwischenzeitliche Richtigstellung der gestörten Daten des Halbleiterspeichers eine Störungsmeldung erhalten bleibt

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgeinäß dadurch gelöst, daß bei unterhalb der Schwelle liegender Batteriespannung die Aufladung der Batterie selbsttätig gesperrt wird, bis durch ein die Behebung des Fehlers anzeigendes Signal die Sperrung aufgehoben wird. Eine Fehlermeldung bleibt daher erhalten, bis die Beseitigung der Störung gemeldet wird.

Die Aufgabe wird hinsichtlich der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens durch die im Anspruch 2 gekennzeichneten Maßnahmen gelöst Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Ladung der Batterie gleichzeitig mit der Fehlermeldung gesperrt wird. Deshalb kann die Batteriespannung während einer Fehlermeldung nicht auf Werte oberhalb der festgelegten Schwelle ansteigen.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß dem negierten Ausgang des Speichers ein Anzeigeelement und eine Verknüpfungsschaltung nachgeschaltet sind, über die der Zugriff zum Halbleiter sperrbar ist Der Speicher wird durch diese Anordnung sowohl für die Steuerung des Schaltelements als auch der Meldeleuchten und der Ansteuerkreise des Halbleiterspeichers ausgenutzt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Verhinderung der Weiterverarbeitung der durch zu geringe

Versorgungsspannung während des Betriebsspannungsausfalls in einem batteriegepufferten Halbleiterspeicher gestörten Daten,

F i g. 2 nähere Einzelheiten der in F i g. 1 im Blockschaltbild dargestellten Schaltungsanordnung.

Einem Halbleiterspeicher 1 wird über einen Versorgungsspannungsanschluß 2 die erforderliche Spannung für den Betrieb zugeführt Der Halbleiterspeicher 1 bildet einen Bestandteil einer Datenverarbeitungsanordnung, die in F i g. 1 und 2 nur zum Teil dargestellt ist Der Versorgungsspannungsanschluß 2 steht mit einer Leitung 3 in Verbindung, der die Betriebsspannung für den Halbleiterspeicher 1 über eine Diode 4 und ein Schaltelement 5 zugeführt wird. An die Leitung 3 ist weiterhin über ein Schaltelement 6 ein Akkumulator 7 angeschlossen. Zwischen dem Eingang des Akkumulators 7 und der Betriebsspannung ist ferner ein Schaltelement 8 in Reihe mit einem nicht bezeichneten Widerstand angeordnet Der Pol 9 der Betriebsspannung speist einen Betriebsspannungsdiskriminator 10, der die Höhe der Betriebsspannung überwacht Die Betriebsspannung wird z. B. von einem Netzgerät erzeugt, das aus einem Transformator, einer Gleichrichterschaltung und Kondensatoren besteht Mit der Leitung 3 ist über ein weiteres Schaltelement 11 ein Versorgungsspannungsdiskriminator 12 verbunden. Das Schaltelement 5 kann auch im Steuerkreis für die Schaltelemente 6 und 8 angeordnet sein. Dies ist in F i g. 1 gestrichelt angedeutet

Im Betriebsspannungsdiskriminator 10 ist mindestens eine Spannungsschwelle eingestellt, die z. B. 4,75 Volt beträgt In Abhängigkeit von der Höhe der Betriebsspannung in bezug auf diese Schwelle gibt der Diskriminator 10 an einem Ausgang 13 ein Steuersignal ab, das zwei unterschiedliche Pegel aufweisen kann. Mit dem Ausgang 13 ist der Steuereingang des Schaltelements 11, ein Eingang einer Signalverzögerungsschaltung 14 und ein Eingang eines Verknüpfungsgliedes 15 verbunden. Von dem Ausgangssignal des Verknüpfungsglieds 15 hängt es ab, ob die Datenverarbeitungsanordnung einen neuen Arbeitszyklus beginnen kann oder nicht.

Die Signalverzögerungsschaltung 14 gibt an einem Ausgang 16 ein Signal ab, das über ein nicht bezeichnetes Invertierglied den Takteingang eines D-Flipflop 17 speist Der D-Eingang des Flipflop 17 ist an den Ausgang des Versorgungsspannungsdiskriminators 12 angeschlossen, in dem eine Spannungsschweile eingestellt ist. Der nichtnegierte Ausgang des D-Flipflop 17 speist den Steuereingang des Schaltelements 5. Der negierte Ausgang des D-Flipflop 17 steht mit einem NAND-Glied 18 in Verbindung. Durch das Ausgangssignal des NAND-Glieds 18 kann der Zugriff zu dem Halbleiterspeicher 1 gesperrt werden. An den negierten Ausgang des Flipflop 17 ist ferner eine Leuchtdiode 19 angeschlossen. Der Rücksetzeingang des D-Flipflop 17 ist mit einem Tastschalter 20 verbunden. Die Stellung der Schaltelemente 6, 8 hängt von der Spannung zwischen Batterie 7 und dem Schalter 5 ab.

Wenn am Pol 9 der Betriebsspannungsquelle die erforderliche Spannung von z. B. 5 Volt zur Verfügung steht, gibt der Betriebsspannungsdiskriminator 10, dessen Schwelle auf 4,75 Volt eingestellt ist, am Ausgang 13 ein Steuersignal mit hohem Spannungspegel ab, bei dem das Schaltelement 11 geschlossen ist. Der hohe Pegel steuert das Verknüpfungsglied 15 durchlässig, so daß die Arbeitszyklen der Datenverarbeitungsanordnung freigegeben werden. Die Signalverzögerungsschaltung 14 gibt am Ausgang 16 einen niedrigen Signalpegel ab. Der nichtnegierte Ausgang des Flipflop 17 gibt einen niedrigen Signalpegel ab, der die Schließung des Schaltelements 5 bewirkt Der Halbleiterspeicher 1 ist daher über das Schaltelement 5 und die Diode 4 mit Spannung versorgt Bei hohem Pegel der Versorgungsspannung am Schaltungselement 5 ist das Schaltelement 6 geöffnet und das Schaltelement 8 geschlossen. Der Akkumulator 7 wird deshalb über den Widerstand und das Schaltelement 8 geladea Der Versorgungsspannungsdiskriminator 12 gibt an seinem Ausgang einen niedrigen Pegel ab. Der negierte Ausgang des Flipflop 17 weist einen hohen Pegel auf, wodurch der Zugriff zum Halbleiterspeicher bei Bedarf gebildet werden kann. Die Diode 19 leuchtet nicht

Sinkt die Betriebsspannung am Pol 9, z. B. infolge eines Ausfalls der Netzspannung, unter die im Betriebsspannungsdiskriminator 10 eingestellte Schwelle, dann geht das Signal am Ausgang 13 von einem hohen auf einen niedrigen Pegel über. Dadurch wird das Schaltelement 11 geöffnet Der Versorgungsspannungsdiskriminator 12 wird somit von der Betriebsspannung abgeschaltet Gleichzeitig wird das Verknüpfungsglied 15 gesperrt, so daß von der Datenverarbeitungsanordnung kein neuer Arbeitszyklus eingeleitet werden kann. Die Schaltung 14 gibt ein Signal ab, das um die eingestellte Verzögerungszeit seinen Pegel am Ausgang 16 ändert Damit wird das am D-Eingang des Flipflop 17 anstehende Signal gespeichert. Infolge des zu diesem Zeitpunkt offenen Schaltelements 11 gibt der Versorgungsspannungsdiskriminator 12 an den D-Eingang ein Signal mit hohem Pegel ab, das am nichtnegierten Ausgang des Flipflop 17 einen hohen Signalpegel hervorruft, durch den das Schaltelement 5 geöffnet wird.
Die Verzögerungszeit der Schaltung 14 ist so bemessen, daß trotz Abfalls der Betriebsspannung die vorhandene Spannung noch ausreicht, um die gerade ablaufende Operation der Datenverarbeitungsanordnung zu beenden. Durch den Rückgang der Spannung am Schalter 5 gegenüber der Batteriespannung wird das Schaltelement 8 geöffnet und das Schaltelement 6 geschlossen. Nach dem öffnen des Schaltelements 8 bzw. dem Schließen des Schalters 6 speist demnach der Akkumulator 7 den Halbleiterspeicher. Der Versorgungsspannungsdiskriminator 12 verbraucht während dieser Zeit keine Energie. Die Energie des Akkumulators 7 wird durch den Halbleiterspeicher 1 allmählich verbraucht Von der Länge des Ausfalls der Betriebsspannung hängt es ab, ob diese Spannung des Akkumulators auf einen so geringen Wert absinkt, daß die im Halbleiterspeicher 1 enthaltenen Daten verloren gehen. Durch die Abschaltung des Spannungsdiskriminators 12 wird zwar der Energievorrat des Akkumulators 7 geschont, jedoch kann der Halbleiterspeicher 1 nicht für eine unbegrenzte Zeit vom Akkumulator 7 ausreichend gespeist werden.

Wenn nach Wiederkehr der Betriebsspannung die vom Betriebsspannungsdiskriminator 10 überwachte Schwelle überschritten wird, entsteht am Ausgang 13 ein hoher Signalpegel, durch den das Schaltelement 11 geschlossen wird. Da zu diesem Zeitpunkt das Schaltelement 5 noch offen ist, prüft der Versorgungsspannungsdiskriminator 12 die Höhe der vom Akkumulator 7 abgegebenen Spannung. Liegt diese Spannung über der in der Diskriminatorschaltung 12 eingestellten Schwelle, dann tritt am Diskriminatorausgang ein niedriges Potential auf. Wenn der Akkumulator 7 eine unterhalb der Schwelle liegende Spannung abgibt, die ein Kriterium für die Störung der gespeicherten Daien ist,

dann steht am Diskriminatorausgang ein hohes Potential an. Das Ausgangssignal der Schaltung 14 sinkt nach der eingestellten Verzögerungszeit auf einen niedrigen Pegel ab. Mit der Signalflanke am Ausgang 16 wird das am D-Eingang des Speichers 17 anstehende Signal gespeichert, das am nichtnegierten Ausgang ein Signal mit niedrigem Pegel erzeugt Dieses schließt das Schaltelement 5, so daß die Betriebsspannung wieder zur Leitung 3 gelangt

Die Spannung am Schaltelement 5 bewirkt die öffnung des Schaltelements 6 und die Schließung des Schaltelements 8.

Sofern die Akkumulatorspannung während des Ausfalls der Betriebsspannung einen für die Erhaltung der gespeicherten Daten ausreichend hohen Pegel hatte, wird mit der Einspeicherung des am D- Eingang entstehenden niedrigen Pegels am negierten Speicherausgang ein hoher Pegel hervorgerufen. Der Speicherzugriff wird deshalb über das NAND-Glied 18 freigegeben.

Bei zu niedriger Akkumulatorspannung während des Betriebsspannungsausfalls wird ein hoher Signalpegel dem D-Eingang zugeführt. Deshalb entsteht am negierten Speicherausgang ein niedriger Pegel, der die Diode 19 zum Leuchten bringt. Gleichzeitig wird das NAND-Glied 18 zur Abgabe eines Ausgangssignals mit hohem Pegel angeregt, der den Speicherzugriff sperrt Auf diese Weise wird verhindert, daß infolge zu geringer Versorgungsspannung während des Betriebsspannungsausfalls im Halbleiterspeicher entstandene, gestörte Daten weiterverarbeitet werden. Der gleichzeitig am nichtnegierten Flipflopausgang herrschende hohe Signalpegel hält das Schaltelement 5 geöffnet Daher werden die Schalter 6 und 8 nicht betätigt. Eine Aufladung des Akkumulators 7 ist demnach während einer Fehlermeldung nicht möglich. Die Fehlermeldung tritt auch nach wiederholter Spannungsunterbrechung bzw. wiederholtem Abschalten der Datenverarbeitungsanordnung immer wieder auf.

Das Flipflop 17 kann durch Betätigung des Tastschalters 20 wieder zurückgesetzt werden. Dabei wird der Speicherzugriff freigegeben und die Diode 19 leuchtet nicht mehr. Gleichzeitig wird das Schaltelement 5 geschlossen. Dadurch kann die am Ausgang des Schaltelements 5 auftretende hohe Betriebsspannung den Schalter 6 öffnen und den Schalter 8 schließen, so daß der Akkumulator 7 wieder aufgeladen wird. Anschließend ist es möglich, in der Datenverarbeitungsanordnung durch Eingabe neuer Daten in den Halbleiterspeicher 1 wieder die Ausgangsbasis für den fehlerfreien Betrieb herzustellen.

In F i g. 2 ist eine Schaltung dargestellt, bei der das Schaltelement im Steuerkreis für die Schaltelemente 6 und 8 angeordnet ist

Als Schaltelement 5 dient ein Transistor 37, dessen Basis über eine Zenerdiode 23 und einen Widerstand 24 an den nichtnegierten Ausgang des Flipflop 17 angeschlossen ist Der Emitter des Transistors 37 ist mit einem in Durchlaßrichtung des Betriebsstroms für den Speicher 1 gepolten Gleichrichter 39 verbunden, dem von einer Zerhackerschaltung 56 Gleichspannung zugeführt wird. Zwischen dem Emitter des Transistors 37 und dem nicht näher bezeichneten ersten Pol einer Betriebsspannungsquelle ist eine weitere Diode 52 angeordnet

Der Kollektor des Transistors 37 ist über einen Widerstand 25 an den zweiten Pol der Betriebsspannungsquelle und über einen Widerstand 42 an die Basis eines Transistors angeschlossen, der das Schaltelement 8 bildet. Der Kollektor des Transistors 8 ist an den ersten Pol der Betriebsspannungsquelle gelegt Weiterhin besteht eine Verbindung zwischen dem Emitter des Transistors 37 und dem Emitter eines Transistors 41 sowie der Anode der Diode 4, deren Kathode die Leitung 3 speist Der Kollektor des Transistors 8 ist über einen nicht näher bezeichneten Widerstand an den positiven Pol des Akkumulators 7 angeschlossen. Zwischen der Basis des Transistors 41 und dem Akkumulator ist ίο ein weiterer nicht dargestellter Widerstand angeordnet Ferner liegt zwischen dem positiven Akkumulatorpol und dem zweiten Pol der Betriebsspannungsquelle ein nicht bezeichneter Kondensator. Der Kollektor des Transistors 41 speist die Basis eines Transistors, der das !5 Schaltelement 6 bildet Die Emittcr-Kollektor-Strecke des Transistors 6 ist zwischen der Leitung 3 und dem positiven Akkumulatorpol angeordnet Die Leitung 3 steht ferner über eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode 26 mit dem positiven Pol der Betriebsspannung in Verbindung. Der Versorgungsspannungsdiskriminator 12 ist an die Leitung 3 und den positiven Akkumulatorpol angeschlossen. Zwischen dem Emitter des Transistors 37 und dem zweiten Pol der Betriebsspannungsquelle ist ferner ein Kondensator 53 angeordnet Die Basis des Transistors 6 steht über einen nicht näher bezeichneten Widerstand mit dem zweiten Pol der Betriebsspannungsquelle in Verbindung.

Von der Zerhackerschaltung wird der Kondensator 53 auf eine Spannung aufgeladen, die um den Spannungsabfall an der Diode 4 höher als die Betriebsspannung ist Am Anschluß 2 steht somit eine Versorgungsspannung zur Verfügung, die in der Höhe mit der Betriebsspannung übereinstimmt

Wenn die Betriebsspannung fehlt, dann sperrt der npn-Transistor 8, da seine Emitterspannung höher als die Basisspannung ist Der pnp-Transistor 6, dessen Basisspannung über den Widerstand an den zweiten Betriebsspannungspol gelegt ist, leitet den Strom zum Anschluß 2 des Halbleiterspeichers. Ob die Transistoren 37 und 41 leitend oder nichtleitend sind, spielt für die Arbeitsweise der Transistoren 6 und 8 keine Rolle.

Nach Spannungswiederkehr steigt die Spannung am Kondensator 53 an. Das Flipflop 17 gibt am nichtnegierten Ausgang ein niedriges Potential ab, wenn keine Störungen der Daten im Halbleiterspeicher während des Betriebsspannungsausfalls eingetreten sind. Dieses niedrige Potential steuert den Transistor 37 durchlässig. Dadurch steigt die Basisspannung des Transistors 8 an, d. h. der Transistor 8 wird leitend und speist Strom in den Akkumulator 7 ein. Ebenso wird der Transistor 41 leitend, so daß die Basis des ρηρ-Transistors β mit einem hohen Potential beaufschlagt wird. Der Transistor 6 sperrt deshalb.

Wenn die Daten im Halbleiterspeicher dagegen während des Betriebsspannungsausfalls durch eine zu niedrige Batteriespannung gestört worden sind, entsteht am nichtnegierten Ausgang des Flipflop 17 nach Spannungswiederkehr ein hohes Potential, das den Transistor 37 weiterhin gesperrt hält Daher bleibt auch der Transistör 8 nichtleitend und verhindert die Ladung des Akkumulators 7. Dagegen wird der Transistor 41 leitend und sperrt damit den Transistor 6. Der Halbleiterspeicher 1 wird daher über die Zerhackerschaltung 56 und die Diode 4 mit Betriebsspannung versorgt Erst wenn durch eine Zurücksetzung des Flipflop 17 der Transistor 37 mit einer niedrigen Spannung versorgt wird, kann der Transistor 8 in den leitenden Zustand versetzt werden.

Da bei einer Fehlererkennung mittels des Flipflop 17 keine Ladung des Akkumulators 7 eintritt, erscheint unabhängig von der Zahl der Spannungsunterbrechungen diese Fehlermeldung nach Spannungswiederkehr erneut, sofern keine Rücksetzung des Flipflop 17 erfolgt ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verhinderung der Verarbeitung der in einem batteriegepufferten Halbleiterspeicher einer Datenverarbeitungsanordnung durch zu geringe Versorgungsspannung während des Betriebsspannungsausfalls hervorgerufenen gestörten Daten, wobei erst nach Wiederkehr der Betriebsspannung und vor der Ladung der aufladbaren Batterie die Höhe der von der Batterie abgegebenen Versorgungsspannung auf das Absinken unter einen für die Erhaltung der gespeicherten Daten erforderlichen Schwellenwert geprüft wird und wobei bei dessen Unterschreitung ein Signal zur Anzeige eines Störungsfalls erzeugt wird, nach Patent... (Patentanmeldung P 2609428.0), dadurch gekennzeichnet, daß bei unterhalb der Schwelle liegender Batteriespannung die Aufladung der Batterie (7) selbsttätig gesperrt wird, bis durch ein die Behebung des Fehlers anzeigendes Signal die Sperrung aufgehoben wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Betriebsspannungsdiskriminator, der ein in Abhängigkeit von der Höhe der Betriebsspannung in bezug auf mindestens einen Schwellenwert zwei unterschiedliche Pegel aufweisendes Steuersignal erzeugt, wobei ein mit der Batterie verbundener Versorgungsspannungsdiskriminator bei unterhalb der Schwelle liegender Betriebsspannung abschaltbar und bei oberhalb der Schwelle liegender Betriebsspannung einschaltbar ist und wobei bei einem Pegelwechsel des Steuersignals ein verzögertes Signal auslösbar ist, mit dem ein Schaltelement aus- bzw. einschaltbar ist, das zwischen dem Pol der Betriebsspannung und dem Versorgungsspannungsanschluß des Halbleiterspeichers angeordnet ist, an den der Versorgungsspannungsdiskriminator über ein Schaltelement angeschlossen ist, von dem bei einer unterhalb einer festgelegten Schwelle liegenden Versorgungsspannung das Signal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das verzögerte Signal dem Takteingang eines Speichers (17) zuführbar ist, dessen Dateneingang an den Ausgang des Versorgungsspannungsdiskriminators (12) angeschlossen und dessen Ausgangssignal zur Steuerung des Schaltelements (5) verwendet ist

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem negierten Ausgang des Speichers (17) ein Anzeigeelement (19) und eine Verknüpfungsschaltung (18) nachgeschaltet sind, über die der Zugriff zum Halbleiterspeicher (19) sperrbar ist.