DE3340008A1

DE3340008A1 - Energieversorgungsschaltung fuer eine steuereinheit

Info

Publication number: DE3340008A1
Application number: DE19833340008
Authority: DE
Inventors: Yasunao Go; Sadami Kawagoe Saitama Hattori; Minoru Motohashi; Kozo Nozawa; Yoshiharu Ueki
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1982-11-05
Filing date: 1983-11-04
Publication date: 1984-05-10
Also published as: KR840006449U; JPS5974434U; GB2131238B; KR870001255Y1; FR2535870A1; US4614880A; GB2131238A; GB8329556D0

Description

Energieversorgungsschaltung für eine Steuereinheit

Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsschaltung für eine Steuereinheit, und insbesondere für eine Mikrocomputeranlage .

Bei einer Mikrocomputeranlage, die einen Mikroprozessor, Speicher und eine periphere Schaltung, wie beispielsweise eine Steuerschaltung für die Eingabe/Ausgabe-Einrichtungen aufweist, ist es üblich, kurz nach dem Anschalten der Energieversorgung an den Mikroprozessor ein Rücksetzsignal zu legen. Wenn jedoch die periphere Schaltung während des Rücksetzens des Mikroprozessors aktiviert wird, ist es sehr wahrscheinlich, daß eine Fehlfunktion der Eingabe/Ausgabe-Einrichtungen entsprechend fehlerhafter Befehlssignale vom Mikroprozessor auftreten wird.

Da die bekannten Energieversorgungsschaltungen für eine Mikrocomputeranlage im allgemeinen so aufgebaut sind, daß sie den Mikroprozessor und die periphere Schaltung gleichzeitig mit Strom versorgen, war es bisher schwierig, die Fehlfunktion der Mikrocomputeranlage am Anfang der Energieversorgung zu vermeiden. Es wird daher eine Energieversorgungsschaltung für eine Mikrocomputeranlage benötigt, die die oben erwähnte Fehlfunktion der Mikrocomputeranlage ausschließen kann.

Ziel der Erfindung ist es daher, den Nachteil der bekannten Energieversorgungsschaltungen zu beseitigen und eine Ener-

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gieversorgungsschaltung für eine Mikrocomputeranlage zu schaffen, bei der die Energieversorgung der peripheren Schaltung verzögert wird, bis das Rücksetzen des Mikroprozessors vollendet ist.

Die erfindungsgemäße Energieversorgungsschaltung für eine Steuereinheit, die wenigstens einen Mikroprozessor enthält, und für eine periphere Schaltung, die mit der Steuereinheit verbunden ist, umfaßt eine erste Energieversorgungseinrichtung zum Liefern eines Stromes zur Steuereinheit nach Maßgabe eines Energieversorgungsbefehls, eine ein Rücksetzsignal erzeugende Einrichtung, die von einem Zeitpunkt an ein Rücksetzsignal erzeugt, der nicht später als der Zeitpunkt liegt, an dem die Steuereinheit in ihren Arbeitszustand eintritt, und zwar für einen Zeitintervall, das langer als ein vorbestimmtes Zeitintervall ist, und eine zweite Energieversorgungseinrichtung, die die periphere Schaltung mit Strom versorgt, nachdem das Rücksetzsignal abgefallen ist.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung der Bereich der Anwendungsmöglichkeiten sowie besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Schaltbild ein Beispiel einer

bekannten Energieversorgungsschaltung für eine Mikrocomputeranlage,

Fig. 2 das Schaltbild eines Ausführungsbei

spiels der erfindungsgemäßen Energieversorgungsschaltung ,

Fig. 3A Ms 3C in Diagrammen jeweils die Wellenform

der Signale an den verschiedenen Punk-

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ten der in Fig. 2 dargestellten Schaltung, und

Fig. 4 in einem Schaltbild ein weiteres Aus

führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Energieversorgungsschaltung.

Bevor die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert werden, wird zunächst anhand von Fig.1 ein Beispiel einer herkömmlichen Energieversorgungsschaltung für eine Mikrocomputeranlage beschrieben.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist die Mikrocomputeranlage 11 ein sogenannter Ein-Chip-Mikrocomputer der Bauelemente, wie beispielsweise einen Mikroprozessor, eine Taktgeneratorschaltung, einen Speicher mit direktem Zugriff RAM und einen Festspeicher ROM,aufweist. Am Eingang/Ausgang des Mikrocomputers 11 ist eine periphere Schaltung über eine Sammelleitung 13 angeschlossen. Die periphere Schaltung 12 kann die Steuerung einer Eingabe/Ausgäbe-Einrichtung sein. Am Eingang V^q des Mikrocomputers 11 für die Versorgungsspannung liegt ein Strom Vcc von einer Spannungsreglerschaltung 14. Die Spannungsreglerschaltung 14 ist eine Reihenschaltung, die aus einem Transistor 15, einem Widerstand 16 und einer Z-Diode 17 aufgebaut ist. Zwischen dem Eingang Vj^ und der Spannungsreglerschaltung 14 befindet sich eine Glättungsschaltung 20 aus einem Kondensator 18 und einem Widerstand 19. Die periphere Schaltung 12 wird andererseits gleichfalls mit der Versorgungsspannung Vcc über eine Spannungsreglerschaltung 21 versorgt, die wie die Spannungsreglerschaltung 14 aus einem Transistor 22, einem Widerstand 23 und einer Z-Diode 24 aufgebaut ist. Der Ausgang der Spannungsreglerschaltung 14, d.h. der Emitter des Transistors 15, ist weiterhin mit der Rücksetzklemme des Mikrocomputers 11 über eine Rücksetzschal-

tung 25 verbunden. Die Rücksetzschaltung 25 besteht aus einer Differenzierschaltung 25 aus einem Kondensator 26 und einem Widerstand 27 und aus einer Klemmdiode 18 und erzeugt ein Rücksetzsignal in Form eines positiven Impulses für ein vorbestimmtes Zeitintervall, wenn ein Eingangssignal anliegt.

Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Energieversorgungsschaltung werden der Mikrocomputer 11 und die periphere Schaltung 12 mit der geregelten Spannung jeweils über die Spannungsreglerschaltung 14 und die Spannungsreglerschaltung 21 versorgt, wenn die Versorgungsspannung Vcc anliegt, und beginnt gleichzeitig der Mikrocomputer 11 auf den Empfang des Rücksetzsignals von der Rücksetzschaltung 25 mit dem Rücksetzen.

Bei dieser Stromversorgungsschaltung tritt jedoch in der oben beschriebenen Weise die periphere Schaltung 12 in den Arbeitszustand während des Rücksetzzeitintervalls ein, in dem das Rücksetzsignal am Mikrocomputer 11 liegt. Es besteht daher das Problem, daß eine Fehlfunktion der Bauelemente, beispielsweise der Eingabe/Ausgabe-Einrichtung, aufgrund der Arbeit der peripheren Schaltung 12 in Abhängigkeit vom Zustand des Eingangs/Ausgangs des Mikrocomputers 11 auftreten kann.

Im folgenden wird anhand von Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stromversorgungsschaltung beschrieben.

Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ist der Mikrocomputer 31 ein sogenannter Ein-Chip-Mikrocomputer, der Bauelemente, wie beispielsweise einen Mikroprozessor, eine Taktgeneratorschaltung, einen Speicher mit direkten Zugriff RAII und einen Festspeicher ROM, aufweist. Am Eingang/Ausgang des

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Mikrocomputers 31 ist eine periphere Schaltung 32 über eine Sammelleitung 33 angeschlossen. Die periphere Schaltung 32 kann die Steuerung einer Eingabe-Ausgabe-Einrichtung sein. Am Versorgungsspannungseingang V_DD des Mikrocomputers 31 liegt der Versorgungsstrom Vcc von einer Spannungsreglerschaltung 34. Die Spannungsreglerschaltung 34 ist eine Reihenschaltung aus einem Transistor 35, einem Widerstand 36 und einer Z-Diode 37.

Zwischen dem Eingang V_DD und der Spannungsreglerschaltung 34 liegt eine Glättungsschaltung 40 aus einem Kondensator 38 und einem Widerstand 39. Weiterhin ist ein Ausgang der Spannungsreglerschaltung 34, d.h. der Emitter des Transistors 35» mit der Rücksetzklemme des Mikrocomputers 31 über eine Rücksetzschaltung 45 verbunden. Die Rücksetzschaltung 45 besteht aus einer Integrationsschaltung, die aus einem Widerstand 51, einem Kondensator 52 und einer Diode 53 aufgebaut ist, und einer Schmitt-Triggerschaltung 54. Bei einem derartigen Schaltungsaufbau wird die Ausgangsspannung des Spannungsreglers 34 integriert und an die Schmitt-Triggerschaltung 54 gelegt. Ein Ausgang der Schmitt-Triggerschaltung 54 ist mit der Rücksetzklemme des Mikrocomputers 31 verbunden und bildet den Ausgang für das Ausgangssignal der Rücksetzschaltung 45. Die periphere Schaltung 32 wird andererseits gleichfalls mit der Versorgungsspannung Vcc über eine Spannungsreglerspannung 41 versorgt, die wie die Spannungsreglerschaltung 34 aus einem Transistor 42, einem Widerstand 43 und einer Z-Diode 44 aufgebaut ist. Weiterhin ist der Ausgang der Schmitt-Triggerschaltung mit einer Verzögerungsschaltung 55 mit Schaltfunktion verbunden, um die Arbeit der Spannungsreglerschaltung 41 zu steuern. Die Verzögerungs- ' schaltung 55 besteht aus einem Inverter 56, Widerständen 57 bis 61, einem Kondensator 62, einer Diode 63 und Transistoren 64 und 65. Der Ausgang des Inverters 56, an

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dem das Ausgangssignal der Schmitt-Triggerschaltung liegt, ist mit einer Integrationsschaltung aus dem Widerstand 57, dem Kondensator 62 und der Diode 63 verbunden. Der Ausgang der Integrationsschaltung liegt dann an der Basis des NPN Transistors 64 über eine Spannungsteilerschaltung aus den Widerständen 58 und 59. Am Kollektor des Transistors 64 liegt die Versorgungsspannung Vcc über die Reihenwiderstände 60 und 61, während der Emitter des Transistors 54 an Masse liegt. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 60 und 61 ist mit der Basis des PNP Transistors 65 verbunden, dessen Emitter auf der Versorgungsspannung Vcc liegt. Der Kollektor des Transistors 65 ist mit der Basis des Transistors 42 verbunden, und der Basisstrom des Transistors 42 fließt dann, wenn der Transistor 64 durchgeschaltet ist.

Im folgenden wird anhand des Wellenformendiagramms von Fig. 3A bis 3C die Arbeitsweise des obigen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Energieversorgungsschaltung beschrieben.

Wenn zunächst die Versorgungsspannung Vcc zum Zeitpunkt tß anliegt, nimmt der Spannungspegel Vj_n des Versorgungsstromes von der Glättungsschaltung 19 am Versorgungseingang VßQ des Mikrocomputers 11 während eines Übergangszeitintervalls in der Weise zu, wie es in Fig. 3A dargestellt ist. Andererseits zeigt das Integrationsausgangssignal Va der Rücksetzschaltung 45 eine Anstiegskurve, die langsamer als der Spannungspegel Vj_n aufgrund einer Zeitkonstanten ansteigt, die durch den Widerstand 51 und den Kondensator 52 bestimmt ist. Da die Schmitt-Triggerschaltung 54 ein Ausgangssignal mit hohem Pegel erzeugt, wenn ein Eingangssignal anliegt, d.h. wenn das Signal Va kleiner als der Umkehrsignalpegel Vs ist, überträgt sie das Rücksetzsignal mit hohem Pegel auf den Rück-

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setzeingang des Mikrocomputers gleichzeitig mit dem Beginn der Energieversorgung, wie es in Fig. 3B dargestellt ist. Da zusätzlich der Pegel des Ausgangssignals des Inverters 56 auf einen nie'drigen Wert kommt, wenn der Pegel des Ausgangssignals der Schmitt-Triggerschaltung 54 auf einen hohen "Wert kommt, sperrt der Transistor 64. Folglich sperren die Transistoren 65 und 42 und wird die periphere Schaltung nicht mit dem Versorgungsstrom versorgt.

Zum Zeitpunkt t., erreicht danach die Spannung Vj_n am Energieversorgungseingang Vqq des Mikrocomputers 31 den Spannungswert Vr für den Arbeitsbeginn, so daß der Mikrocomputer 31 seine Arbeit aufnimmt. Gleichzeitig mit der Arbeitsaufnahme löst der Mikrocomputer 31 das Rücksetzen entsprechend dem Rücksetzsignal von der Rücksetzschaltung 45 aus. Während dieses Zeitintervalls nach dem Beginn der Energieversorgung nimmt der Pegel Va des Integrationssignales allmählich zu, wobei der Pegel Va den Umkehrpegel Vs zum Zeitpunkt t₂ erreicht, was zur Folge hat, daß das Ausgangssignal der Schmitt-Triggerschaltung 54 auf den niedrigen Pegel kommt, um die Erzeugung des Rücksetzsignals zu unterbrechen. Dementsprechend endet das Rücksetzen des Mikrocomputers 31 und kommt der Pegel des Ausgangssignals des Inverters 26 auf einen hohen Wert. Da dieses Signal mit hohem Pegel entsprechend der Zeitkonstanten, die durch den Widerstand 57 und den Kondensator 62 bestimmt ist, integriert und an die Basis des Transistors 64 gelegt wird, schaltet der Transistor 64 zum Zeitpunkt t-z durch, der ein vorbestimmtes Zeitintervall nach dem Zeitpunkt t~ darstellt. Da der Transistor 65 durch die Aktivierung des Transistors 64 durchschaltet, wird der Transistor 42 mit dem Basistrom versorgt und beginnt der Spannungsregler 41 zu arbeiten, so daß das Ausgangssignal des Spannungsreglers 41 zu dein in Fig. 3C dargestellten Zeitpunkt ansteigt und an der peripheren Schaltung 32

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liegt. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß die Dauer der Rücksetzzeit vom Zeitpunkt t^ bis zum Zeitpunkt tp für die Initialisierung des Mikrocomputers 31 ausreicht.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung, bei dem der Mikrocomputer 31 und die periphere Schaltung 32 jeweils mit den Versorgungsströmen von zwei verschiedenen Stromversorgungsquellen 66 und 67 versorgt ' statt eine einzige Quelle zu verwenden,wie es bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der Fall war. Weiterhin ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Energiequelle 66 für den Mikrocomputer 31 von einem Typ mit Sicherstellung, d.h. Notstromversorgung, und ist eine schaltbare Energieversorgung als Energiequelle 67 für die periphere Schaltung 32 gewählt. Unter diesen Voraussetzungen wird es möglich, eine Fehlfunktion der Eingabe/Ausgabe-Einrichtungwährend des Rücksetzsignals dadurch zu vermeiden, daß die Anordnung so ausgebildet wird, daß der Versorgungsstrom der peripheren Schaltung 32 nur dann geliefert wird, wenn der Versorgungsstrom von der Energiequelle 66 dem Mikrocomputer 31 geliefert wird.

Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß sich die erfindungsgemäße Energieversorgungsschaltung dadurch auszeichnet, daß die periphere Schaltung mit dem Versorgungsstrom nach dem Ende des Rücksetzens der Steuereinheit, die einen Mikroprozessor enthält, d.h. nach dem Verschwinden des Rücksetzsignals, versorgt wird. Es wird daher verhindert, daß die periphere Schaltung während der Rücksetzzeit arbeitet, so daß eine Fehlfunktion der Eingabe/Ausgabe-Einrichtung selbst dann verhindert wird, wenn der Zustand des Eingangs/Ausgangs des Mikroprozessors während des Rücksetzintervalls nicht vollständig initialisiert ist. Da die Energieversorgung der peripheren Schaltung verzögert wird, bis die Spannung des der Steuereinheit gelieferten Versorgungsstromes stabil ge-

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worden ist, ist darüberhinaus die Steuereinheit in ausreichendem Maße davor geschützt, daß am Eingang/Ausgang eine elektrischer Strom mit einer Spannung über einem vorbestimmten Wert während der Anfangsphase der Energieversorgung liegt.

Leerseite

Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

3/Li FPG01-8320

PIONEER ELECTRONIC CORPORATION, Tokyo,Japan

Energieversorgungsschaltung für eine Steuereinheit

PATENTANSPRÜCHE

Λ.) Energieversorgungsschaltung für eine Steuereinheit(31 )> die wenigstens einen Mikroprozessor enthält,und für eine periphere Schaltung (32), die mit der Steuereinheit verbunden ist,

gekennzeichnet durch eine erste Energieversorgungseinrichtung (34), die die Steuereinheit nach Haßgabe eines Energieversorgungsbefehls mit Versorgungsstrom versorgt, eine Rücksetzsignalgeneratoreinrichtung (45), die von einem Zeitpunkt an, der nicht später als ein Zeitpunkt liegt, an dem die Steuereinheit in den Arbeitszustand eintritt, für ein Zeitintervall ein Rücksetzsignal erzeugt, das langer als ein vorbestimmtes Zeitintervall ist, und

eine zweite Energieversorgungseinrichtung (41,55), die der peripheren Schaltung den Versorgungsstrom'· nach

Verschwinden des Rücksetzsignals liefert.
2. Energieversorgungsschaltung für eine Mikrocomputeranlage mit einer Steuereinheit (31)» die einen Mikroprozessor enthält, und für eine periphere Schaltung (32), die mit der Steuereinheit verbunden ist, gekennzeichnet durch

eine erste Reglereinrichtung (34), die den Strom von einer ersten Stromversorgungsquelle empfängt und einen ersten Versorgungsstrom mit vorbestimmtem Spannungspegel erzeugt, der der Steuereinheit zu liefern ist, eine Rücksetzsignalgeneratoreinrichtung (45), die mit der ersten Reglereinrichtung verbunden ist,und ein Rücksetzsignal, das an den Rücksetzeingang der Steuereinheit gelegt wird, für ein vorbestimmtes Zeitintervall nach dem Beginn der Energieversorgung für die Steuereigih^jfc _{e±ne zweite} Reglereinrichtung (41), die einen zweiten Versorgungsstrom mit vorbestimmtem Spannungspegel erzeugt, der der peripheren Schaltung zu liefern ist, und eine Steuereinrichtung (55), die auf das Rücksetzsignal anspricht und die Lieferung des zweiten Versorgungsstromes derart steuert, daß die Lieferung des zweiten Versorgungsstromes beginnt, nachdem das Rücksetzsignal verschwunden ist.
3. Schaltung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Reglereinrichtung (41) den Strom von der Versorgungsstromquelle empfängt.
4. Schaltung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reglereinrichtung (34) den Strom von einer zweiten Stromversorgungsquelle empfängt.
5. Schaltung nach Anspruch 3»

dadurch gekennzeichnet, daß die Rücksetzsignalgeneratoreinrichtung (45) eine Integrationsschaltung (51,52, 53), die mit dem Ausgang der ersten Regiereinrichtung verbunden ist und eine Schmitt-Triggerschaltung (54) umfaßt, die mit der Integrationsschaltung verbunden ist, um ein Rücksetzsignal mit hohem Pegel zu erzeugen, wenn der Spannungspegel des Eingangssignals von der Integrationsschaltung unter einem vorbestimmten Bezugspegel liegt.
6. Schaltung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (55) die Form einer Verzögerungsschaltung mit Schalterfunktion hat,und eine Inverterschaltung (56), die mit der Schmitt-Triggerschaltung (54) verbunden ist, eine zweite Integrationsschaltung (57,62,63), die mit der Inverterschaltung verbunden ist, und Schalttransistoren (64,65) umfaßt, die auf ein Ausgangssignal der zweiten Integrationsschaltung ansprechen und ein Steuersignal der zweiten Regiereinrichtung erzeugen, wobei die zweite Reglereinrichtung dann aktiviert wird, wenn der Spannungspegel des Ausgangssignals der zweiten Integrationsschaltung einen vorbestimmten Wert erreicht.