DE3732184C1 - Method and circuit arrangement to determine the duration of a power supply failure in a microprocessor system - Google Patents

Abstract

The duration of the power supply failure in a microprocessor system is to be determined, so that after the power supply has returned, it is possible to decide whether the system must be restarted or it is possible to continue working with the stored values. The method of determining the duration of a power supply failure should give exact results, but cost as little as possible. During the power supply failure, a capacitor, which is charged to an initial voltage and has a first, large time constant, is discharged. After the power supply has returned, the capacitor is discharged with a second, much smaller time constant, until a preset voltage is reached. The time required for the residual discharge is used as the first auxiliary quantity. The capacitor is recharged to the initial voltage, and then discharged again with the second time constant, until the preset voltage is reached. The time required for this is used as the second auxiliary quantity. The duration of the power supply failure is given by the difference between the second auxiliary quantity and the first auxiliary quantity, multiplied by the ratio of the first and second time constants. Determining the duration of the power supply failure in a microprocessor system.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung in einem Microprozessorsystem und auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for determining the Duration of the supply voltage failure in a microprocessor system and on a circuit arrangement for implementation this procedure.

Da in Microprozessorsystemen immer häufiger nichtflüchtige Datenspeicher verwendet werden, deren Inhalt bei einem Spannungsausfall nicht verlorengeht, ist es erforderlich, nach einem Ausfall der Versorgungsspannung festzustellen, wie lange der Spannungausfall gedauert hat. In Abhängigkeit von der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung kann entschieden werden, ob nach der Wiederkehr der Versorgungsspannung mit den gespeicherten Werten weitergearbeitet werden kann oder ob das System neu gestartet werden muß, weil die Versorgungsspannung zu lange ausgefallen war.Non-volatile data storage is becoming increasingly common in microprocessor systems be used, the content of which in the event of a power failure not lost, it is necessary after a failure the supply voltage to determine how long the power failure Has lasted. Depending on the duration of the failure the supply voltage can be decided whether after the Return of the supply voltage with the saved values can continue to work or whether the system is restarted must be because the supply voltage has failed for too long was.

Eine Möglichkeit, die Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung zu ermitteln, besteht darin, die Höhe der Spannung eines Kondensators, der im Normalbetrieb auf eine vorgegebene Spannung aufgeladen wird und der sich während des Spannungsausfalles über einen Widerstand entlädt, nach der Wiederkehr der Versorgungsspannung mit einer Referenzspannung zu vergleichen. Dieses Verfahren gibt lediglich eine Aussage, ob die als Schwelle dienende Referenzspannung bereits unterschritten ist. Die Höhe der Schwelle wird durch Dimensionierung von Bauteilen festgelegt. Diese Lösung hat den Nachteil, daß dieses Verfahren nur angibt, ob eine einzige vorgegebene Zeit bereits überschritten ist oder ob dies noch nicht der Fall ist.One way of determining the duration of the supply voltage failure is to determine the voltage level of a capacitor, that in normal operation to a given voltage is charged and that during the power failure discharged through a resistor after the supply voltage returns to compare with a reference voltage. This The procedure only gives a statement as to whether the one serving as the threshold Reference voltage is already undershot. The high of  Threshold is determined by dimensioning components. This solution has the disadvantage that this method only indicates whether a single predetermined time has already been exceeded or whether this is not yet the case.

Für die verschiedenen Aufgaben, die Microprozessorsysteme erfüllen sollen, ergeben sich jedoch auch verschiedene Zeiten für das Verhalten der Schaltung nach der Wiederkehr der Versorgungsspannung. Dazu kommt, daß schnelle Microprozessoren in vielen Fällen mehrere Aufgaben praktisch gleichzeitig erledigen. Die hierbei eingesetzte Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung muß in der Lage sein, unterschiedlich lange Ausfallzeiten zu ermitteln. Aus diesen Gründen scheidet eine Schaltungsanordnung, die nur eine Angabe macht, ob eine fest eingestellte Zeit überschritten ist, für moderne Microprozessorsysteme praktisch aus. Benötigt wird eine Schaltungsanordnung, die die Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung direkt ermittelt.For the various tasks that microprocessor systems perform but there are also different times for the behavior of the circuit after the return of the supply voltage. Add to that fast microprocessors in many Do multiple tasks practically at the same time. The circuit arrangement used here for determining the Duration of the supply voltage failure must be able be able to determine downtimes of different lengths. Out For these reasons, a circuit arrangement that only has one Specifies whether a set time has been exceeded practical for modern microprocessor systems. Is needed a circuit arrangement that the duration of the failure of the supply voltage determined directly.

Für eine direkte Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung kann eine batteriegepufferte Uhr oder ein batteriegepufferter Zähler verwendet werden. Für viele Anwendungsfälle ist diese Lösung jedoch zu aufwendig.For a direct determination of the duration of the supply voltage failure can be a battery backed up watch or a battery-backed counter can be used. For many applications however, this solution is too complex.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, das bzw. die bei möglichst geringem Aufwand eine Messung der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung in einem Microprozessorsystem erlaubt.The invention is therefore based on the object of a method of the type mentioned and a circuit arrangement for Execution of the procedure to indicate, if possible low effort a measurement of the duration of the failure of the Supply voltage allowed in a microprocessor system.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Schaltungsanordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 gelöst. Im Anspruch 3 ist eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 angegeben.With regard to the method, this task is characterized by the Features of claim 1 and in terms of Circuit arrangement by the characteristic features of the  Claim 2 solved. In claim 3 is an advantageous development specified the circuit arrangement according to claim 2.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß sich die Abläufe für die Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung und die Zeitmessungen durch den vorhandenen Microprozessor in der Einschaltroutine erledigen lassen. Während des normalen Programmablaufes braucht die Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorungsspannung von dem Microprozessor nicht bedient zu werden.The inventive method has the advantage that the Processes for determining the duration of the supply voltage failure and the time measurements by the existing microprocessor have it done in the switch-on routine. During the The circuit arrangement for normal program execution Determination of the duration of the failure of the supply voltage from not to be operated by the microprocessor.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtThe invention is as follows based on the embodiments shown in the drawings explained in more detail. It shows

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer ersten Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 1 is a schematic diagram of a first circuit arrangement for carrying out the method according to the invention,

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der zeitlichen Abläufe der Verfahrensschritte in der Schaltungsanordnung nach der Fig. 1 und Fig. 2 is a diagram showing the timing of the process steps in the circuit arrangement according to FIGS. 1 and

Fig. 3 das Schaltbild einer weiteren Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 3 shows the circuit diagram of a further circuit arrangement for performing the method according to the invention.

Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The same components are in the figures with the same reference numerals Mistake.

Die Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer ersten Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung in einem Microprozessorsystem. Über eine Klemme 1 ist der Schaltungsanordnung eine positive Versorgungsspannung U _v zugeführt, die auf das Potential einer Leitung 2 bezogen ist. Die Leitung 2 bildet das Bezugspotential für alle im Zusammenhang mit der Fig. 1 genannten Spannungen. Ein Spannungsregler 3 leitet aus der Versorgungsspannung U _v eine geregelte Spannung U _R für die Versorgung elektronischer Bausteine, wie z. B. einen Microprozessor 4, ab. Von dem Microprozessor 4 sind nur die Spannungsanschlüsse 4 a und 4 b, zwei Eingänge 4 c und 4 d sowie zwei Ausgänge 4 e und 4 f dargestellt, die für die Erläuterung der Erfindung erforderlich sind. Eine Schaltungsanordnung 5, die die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich erforderlichen Bauteile enthält, ist mit einer gestrichelten Linie umgeben. Diese Schaltungsanordnung weist zwei Spannungsanschlüsse 5 a und 5 b, zwei Steuereingänge 5 c und 5 d sowie einen Ausgang 5 e auf. Wie unten noch im einzelnen erläutert wird, kann die Schaltungsanordnung 5 durch die in der Fig. 3 dargestellte Schaltungsanordnung 5′ ersetzt werden. Fig. 1 shows the principle circuit diagram of a first circuit arrangement for carrying out the method according to the invention for determining the duration of the failure of the supply voltage in a microprocessor system. A positive supply voltage U _v , which is related to the potential of a line 2 , is supplied to the circuit arrangement via a terminal 1 . The line 2 forms the reference potential for all voltages mentioned in connection with FIG. 1. A voltage regulator 3 leads from the supply voltage U _{v to} a regulated voltage U _R for the supply of electronic components, such as. B. a microprocessor 4, from. Of the microprocessor 4 , only the voltage connections 4 a and 4 b, two inputs 4 c and 4 d and two outputs 4 e and 4 f are shown, which are necessary for the explanation of the invention. A circuit arrangement 5, which contains the additional components required for carrying out the method according to the invention, is surrounded by a dashed line. This circuit arrangement has two voltage connections 5 a and 5 b, two control inputs 5 c and 5 d and an output 5 e . As will be explained in detail below, the circuit arrangement 5 can be replaced by the circuit arrangement 5 ' shown in FIG. 3 ' .

Der Ausgang eines Vergleichers 6 ist über eine Leitung 7 mit dem Eingang 4 c des Microprozessors 4 verbunden. Über die Leitung 7 ist dem Microprozessor ein Signal E ₁ zugeführt, das den Wert "1" aufweist, wenn die Versorgungsspannung U _v größer als die Referenzspannung U _ref ist, und das den Wert "0" aufweist, wenn die Versorgungsspannung U _v kleiner als die Referenzspannung U _ref ist. Die Referenzspannung U _ref ist mindestens um die an dem Spannungsregler 3 abfallende Längsspannung größer als die geregelte Spannung U _R . Die Referenzspannung U _ref ist jedoch kleiner gewählt als der kleinste im Normalbetrieb zulässige Wert der Versorgungsspannung U _v . Als Signal E ₁ kann auch das negierte "Systemrest"-Signal des Microprozessorsystems verwendet werden. In diesem Fall entfällt der Vergleicher 6. The output of a comparator 6 is connected via a line 7 to the input 4 c of the microprocessor 4 . A signal E _{1 is} supplied via line 7 to the microprocessor, which has the value "1" if the supply voltage U _{v is} greater than the reference voltage U _ref and which has the value "0" if the supply voltage U _{v is} less than is the reference voltage U _ref . The reference voltage U _ref is at least larger than the regulated voltage U _R by the longitudinal voltage dropping at the voltage regulator 3 . The reference voltage U _ref is however chosen to be smaller than the smallest allowable value during normal operation of the supply voltage U _v. The negated "system remainder" signal of the microprocessor system can also be used as signal E ₁ . In this case, the comparator 6 is omitted .

Die Schaltungsanordnung 5 enthält einen Kondensator 8, dessen einer Anschluß mit dem Bezugspotential verbunden ist und dessen anderer Anschluß über einen ersten Widerstand 9 und einen ersten elektronischen Schalter 10 mit der geregelten Spannung U _R verbunden ist. Parallel zu dem Kondensator 8 ist ein zweiter Widerstand 11 geschaltet. Weiterhin ist parallel zu dem Kondensator 8 die Reihenschaltung eines dritten Widerstandes 12 und eines zweiten elektronischen Schalters 13 angeordnet. Der elektronische Schalter 10 wird von einem Ausgangssignal S ₁ des Microprozessors 4 gesteuert, das dem elektronischen Schalter 10 über eine Leitung 14, die den Ausgang 4 e des Microprozessors 4 mit dem Eingang 5 c der Schaltungsanordnung 5 verbindet, zugeführt ist. Der elektronische Schalter 13 wird von einem weiteren Ausgangssignal S ₂ des Microprozessors 4 gesteuert, das dem elektronischen Schalter 13 über eine Leitung 15, die den Ausgang 4 f des Microprozessors 4 mit dem Eingang 5 d der Schaltungsanordnung 5 verbindet, zugeführt ist. Die auf das Bezugspotential bezogene Spannung U _C des Kondensators 8 ist dem Eingang eines weiteren Vergleichers 16 zugeführt, der als Schwellenwertschalter dient und dessen Ausgang mit dem zweiten in der Fig. 1 dargestellten Eingang 4 d des Microprozessors 4 verbunden ist. Dem Eingang 4 d des Microprozessors 4 ist ein Signal E ₂ zugeführt, das den Wert "0" aufweist, wenn die Spannung U _C des Kondensators 8 größer als eine zweite Referenzspannung U _CS ist, und das den Wert "1" aufweist, wenn die Spannung U _C des Kondensators 8 kleiner als die zweite Referenzspannung U _CS ist. Die zweite Referenzspannung U _CS ist so gewählt, daß sie kleiner als die geregelte Spannung U _R , jedoch größer als das Bezugspotential ist. Die Widerstände 9, 11 und 12 sind so dimensioniert, daß der Widerstand 9 vernachlässigbar klein gegebenüber dem Widerstand 12 und der Widerstand 12 vernachlässigbar klein gegenüber dem Widerstand 11 ist.The circuit arrangement 5 contains a capacitor 8, one connection of which is connected to the reference potential and the other connection of which is connected to the regulated voltage U _R via a first resistor 9 and a first electronic switch 10 . A second resistor 11 is connected in parallel with the capacitor 8 . Furthermore, the series connection of a third resistor 12 and a second electronic switch 13 is arranged in parallel with the capacitor 8 . The electronic switch 10 is controlled by an output signal S _{1 of} the microprocessor 4 , which is supplied to the electronic switch 10 via a line 14 which connects the output 4 e of the microprocessor 4 to the input 5 c of the circuit arrangement 5 . The electronic switch 13 is controlled by a further output signal S _{2 of} the microprocessor 4 , which is supplied to the electronic switch 13 via a line 15 which connects the output 4 f of the microprocessor 4 to the input 5 d of the circuit arrangement 5 . The voltage U _{C of} the capacitor 8 , which is based on the reference potential, is fed to the input of a further comparator 16 , which serves as a threshold switch and whose output is connected to the second input 4 d of the microprocessor 4 shown in FIG. 1. The input 4 d of the microprocessor 4 is supplied with a signal E ₂ which has the value "0" if the voltage U _{C of} the capacitor 8 is greater than a second reference voltage U _CS and which has the value "1" if the voltage U _c of the capacitor 8 is provided as the second reference voltage U _CS smaller. The second reference voltage U _CS is selected so that it is smaller than the regulated voltage U _R , but larger than the reference potential. The resistors 9, 11 and 12 are dimensioned such that the resistor 9 is negligibly small compared to the resistor 12 and the resistor 12 is negligibly small compared to the resistor 11 .

Zur Verdeutlichung der Funktion der Schaltungsanordnung nach der Fig. 1 ist in der Fig. 2 der zeitliche Verlauf der Signale E ₁, E ₂, S ₁ und S ₂ sowie der Spannung U _C des Kondensators 8 bei einem Ausfall der Versorgungsspannung U _v im Zeitpunkt t ₀ dargestellt. Anhand der Fig. 1 und 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren im folgenden beschrieben.To clarify the function of the circuit arrangement according to FIG. 1, the time course of the signals E ₁ , E ₂ , S ₁ and S ₂ and the voltage U _{C of} the capacitor 8 in the event of a failure of the supply voltage U _v is shown in FIG. 2 at the time t _{0 is} shown. The method according to the invention is described below with reference to FIGS. 1 and 2.

Im Normalbetrieb (bis zum Zeitpunkt t ₀ in der Fig. 2) ist der elektronische Schalter 10 geschlossen, und der elektronische Schalter 13 ist geöffnet. Der Kondensator 8 lädt sich über den geschlossenen Schalter 10 und den Widerstand 9 auf eine Spannung auf, die aufgrund der oben angegebenen Dimensionierung der Widerstände 9, 11 und 12 praktisch gleich der geregelten Spannung U _R ist. Sinkt die Versorgungsspannung U _v bei einem Ausfall im Zeitpunkt t ₀ unter die Referenzspannung U _ref , so nimmt das Signal E ₁, das im Normalbetrieb den Wert "1" aufgewiesen hat, den Wert "0" an. Der Microprozessor 4 öffnet jetzt über die Leitung 14 den elektronischen Schalter 10, der Schalter 13 bleibt geöffnet. Der Kondensator 8 entlädt sich mit einer ersten Zeitkonstante τ ₁ = R ₁₁ · C ₈ nach einer e-Funktion. Dabei sind die die Zeitkonstante τ ₁ = R ₁₁ · C ₈ bestimmenden Bauteile so dimensioniert, daß bei der längsten Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung U _v , die noch gemessen werden können soll, der Kondensator 8 noch nicht so weit entladen ist, daß die Spannung U _C die Referenzspannung U _CS des Vergleichers 16 bereits unterschritten hat. Im Zeitpunkt t ₁ möge der Ausfall der Versorgungsspannung U _v beendet sein, d. h. die Versorgungsspannung U _v ist wieder größer als die Referenzspannung U _ref . Das von dem Vergleicher 6 abgegebene Signal E ₁ nimmt wieder den Wert "1" an. Das Signal S ₂ am Ausgang 4 f des Microprozessors 4 nimmt den Wert "1" an und schließt den elektronischen Schalter 13. Von dem Zeitpunkt t ₀ bis zum Zeitpunkt t ₁ hat sich der Kondensator 8 mit der Zeitkonstante τ ₁ = R ₁₁ · C ₈ von der Spannung U _CO = U _R auf eine Spannung U _C1 entladen. Mit dem Schließen des Schalters 13 im Zeitpunkt t ₁ entlädt sich der Kondensator 8 weiter, und zwar mit einer durch die Parallelschaltung des Widerstandes 12 zu dem Widerstand 11 verringerten Zeitkonstante In normal operation (until time t ₀ in FIG. 2), the electronic switch 10 is closed and the electronic switch 13 is open. The capacitor 8 charges via the closed switch 10 and the resistor 9 to a voltage which is practically equal to the regulated voltage U _R due to the dimensioning of the resistors 9, 11 and 12 given above. If the supply voltage U _v in case of failure at the time t _{0 ref} below the reference voltage U, so does the signal e _1, which it had in the normal operation, the value "1", the value "0". The microprocessor 4 now opens the electronic switch 10 via the line 14 , the switch 13 remains open. The capacitor 8 discharges with a first time constant τ ₁ = R ₁₁ · C ₈ after an e-function. Here are the time constant τ ₁ = R ₁₁ · C dimensioned ₈ defining components that at the longest duration of the failure of the supply voltage _v U, which can be measured to, the capacitor 8 is not exhausted to the point that the voltage U _C has already fallen below the reference voltage U _{CS of} the comparator 16 . At time t _1, the failure of the supply voltage U _{v may have} ended, ie the supply voltage U _v is again greater than the reference voltage U _ref . The signal E ₁ output by the comparator 6 again assumes the value "1". The signal S ₂ at the output 4 f of the microprocessor 4 assumes the value "1" and closes the electronic switch 13. From the time t ₀ to the time t ₁ , the capacitor 8 has the time constant τ ₁ = R ₁₁ · C ₈ discharged from the voltage U _CO = U _R to a voltage U _{C 1} . When the switch 13 closes at the time t ₁ , the capacitor 8 continues to discharge, specifically with a time constant reduced by the parallel connection of the resistor 12 to the resistor 11

Aufgrund der oben angegebenen Dimensionierung gilt τ ₂ = R ₁₂ · C ₈, d. h. die Zeitkonstante t ₂ ist wesentlich kleiner als die Zeitkonstante τ ₁. Im Zeitpunkt t ₂ ist der Kondensator 8 so weit entladen, daß die Spannung U _C des Kondensators 8 die zweite Referenzspannung U _CS unterschreitet. Das Signal E ₂, das dem Eingang 4 d des Microprozessors 4 von dem Vergleicher 6 zugeführt wird, nimmt jetzt den Wert "1" an. Die Zeitdauer T _Rest zwischen den Zeitpunkten t ₁ und t ₂ wird von dem internen Zähler des Microprozessors 4 erfaßt. Sie dient als erste Hilfsgröße für die Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung U _v . Due to the dimensioning given above, τ ₂ = R ₁₂ · C ₈ applies, ie the time constant t ₂ is significantly smaller than the time constant τ ₁ . At time t ₂ , capacitor 8 is so far discharged that voltage U _C of capacitor 8 _falls below second reference voltage U _CS . The signal E ₂ , which is fed to the input 4 d of the microprocessor 4 by the comparator 6 , now assumes the value "1". The time period T _rest between the times t ₁ and t ₂ is recorded by the internal counter of the microprocessor 4 . It serves as the first auxiliary variable for determining the duration of the failure of the supply voltage U _v .

Im Zeitpunkt t ₃ schließt der Microprozessor 4 den Schalter 10 und öffnet den Schalter 13. Der Kondensator 8 wird mit der Zeitkonstante τ ₃ = R ₉ · C ₈ auf die geregelte Spannung U _R aufgeladen. Aufgrund der oben angegebenen Dimensionierung der Widerstände R ₉, R ₁₁ und R ₁₂ ist die Zeitkonstante τ ₃ wesentlich kleiner als die Zeitkonstante τ ₂. Bis zum Zeitpunkt t ₄ möge die Aufladung des Kondensators 8 beendet sein.At time t ₃ , the microprocessor 4 closes the switch 10 and opens the switch 13. The capacitor 8 is charged to the regulated voltage U _R with the time constant τ ₃ = R ₉ · C ₈ . Due to the dimensioning of the resistors R ₉ , R ₁₁ and R ₁₂ given above, the time constant τ _{3 is} significantly smaller than the time constant τ ₂ . The charging of the capacitor 8 may have ended by the time t ₄ .

Im Zeitpunkt t ₄ öffnet der Microprozessor 4 den Schalter 10 und schließt den Schalter 13. Der Kondensator 8 entlädt sich jetzt wieder mit der Zeitkonstante τ ₂. Im Zeitpunkt t ₅ hat die Spannung U _C des Kondensators 8 die Spannung U _C1 erreicht. Bis auf diesen Wert war die Spannung U _C des Kondensators 8 abgesunken, als die Versorgungsspannung U _v im Zeitpunkt t ₁ wiederkehrte. Die Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t ₄ und t ₅ kann nicht direkt gemessen werden, sondern wird - wie weiter unten erläutert - errechnet. Im Zeitpunkt t ₆ unterschreitet die Spannung U _C des Kondensators 8 wieder die Referenzspannung U _CS . Das Signal E ₂, das dem Eingang 4 d des Microprozessors 4 von dem Vergleicher 16 zugeführt wird, nimmt wieder den Wert "1" an. Die Zeitdauer T _Gesamt zwischen den Zeitpunkten t ₄ und t ₆ wird von dem internen Zähler des Microprozessors 4 erfaßt. Sie dient als zweite Hilfsgröße für die Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung U _v. Im Zeitpunkt t₇ schließt der Mikcro­ prozessor 4 den Schalter 10 und öffnet den Schalter 13. Der Kondensator 8 wird wieder mit der Zeitkonstante τ₃ = R₃·C₈ auf die geregelte Spannung U _R aufgeladen. Danach ist die Schal­ tungsanordnung wieder für die Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung U _V einsatzbereit.At time t ₄ opens the microprocessor 4 the switch 10 and closes the switch 13. The capacitor 8 discharges now again with the time constant τ. ₂ At time t ₅ , the voltage U _{C of} the capacitor 8 has reached the voltage U _{C 1} . The voltage U _{C of} the capacitor 8 had dropped to this value when the supply voltage U _{v returned} at the time t ₁ . The time period between the times t ₄ and t ₅ cannot be measured directly, but is - as explained further below - calculated. At time t ₆ , the voltage U _{C of} the capacitor 8 again _falls below the reference voltage U _CS . The signal E ₂ , which is fed to the input 4 d of the microprocessor 4 by the comparator 16 , again assumes the value "1". The time period T _total between the times t ₄ and t ₆ is recorded by the internal counter of the microprocessor 4 . It serves as a second auxiliary variable for determining the duration of the failure of the supply voltage U _v . At time t ₇, the microprocessor 4 closes the switch 10 and opens the switch 13 . The capacitor 8 is charged again with the time constant τ ₃ = R ₃ · C ₈ to the regulated voltage U _R. The circuit arrangement is then ready for use again for determining the duration of the failure of the supply voltage U _V.

Für die Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorgungs­ spannung U _V , die im folgenden mit T _aus bezeichnet ist, wird zuerst die Zeit T _aus* = t₅-t₄ berechnet, die erforderlich ist, um den Kondensator 8 mit der Zeitkonstante τ₂ von der Spannung U _CO = U _R auf die Spannung U _C1 zu entladen. Für T _aus* giltTo determine the duration of the failure of the supply voltage U _V , which is referred to below as T _out , the time T _{out *} = t ₅- t ₄ is first calculated, which is required to the capacitor 8 with the time constant τ ₂ discharge from the voltage U _CO = U _R to the voltage U _{C 1} . The following applies to T _{out *}

T _aus* = T _Gesamt - (t₆ - t₅). T _{off *} = T _total - (t ₆ - t ₅).

Da t₆-t₅ gleich t₂-t₁ und damit gleich T _Rest ist, giltSince t ₆- t ₅ is t ₂- t ₁ and thus T _rest , the following applies

T _aus* = T _Gesamt - T _Rest. T _{off *} = T _total - T _rest .

Für das Verhältnis von T _aus zu T _aus* giltThe following applies to the ratio of T _out to T _{out *}

Damit ergibt sich die Dauer des Ausfalls der VersorgungsspannungThis results in the duration of the supply voltage failure

Die Zeitkonstanten τ₁ und τ₂ sind Konstanten, die durch die Dimensionie­ rung des Kondensators 8 und der Widerstände 9, 11 und 12 fest­ gelegt sind. Die Zeiten T _Gesamt und T _Rest werden nach der Wieder­ kehr der Versorgungsspannung U _V in der Einschaltroutine des Microprozessors 4 von diesem berechnet. Auch die weiteren oben beschriebenen Rechenschritte zur Ermittlung der Dauer des Aus­ falls der Versorgungsspannung werden vorteilhafterweise von dem Microprozessor 4 in der Einschaltroutine berechnet.The time constants τ ₁ and τ ₂ are constants which are fixed by the dimensioning of the capacitor 8 and the resistors 9, 11 and 12 . The times T _total and T _rest are calculated after the supply voltage U _{V returns} in the switch-on routine of the microprocessor 4 . The further computing steps described above for determining the duration of the failure of the supply voltage are advantageously calculated by the microprocessor 4 in the switch-on routine.

Die Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung 5′, die die Schal­ tungsanordnung 5 in der Fig. 1 ersetzt. Der elektronische Schalter 10′ ist durch einen pnp-Transistor 17 und einen Basis­ widerstand 18 realisiert. Der elektronische Schalter 13′ ist zwischen Bezugspotential (Anschluß 5 b′) und den Kondensator 8 geschaltet. Der elektronische Schalter 13′ ist durch einen npn-Transitor 19 mit einem Basiswiderstand 20 realisiert, denen eine Umkehrstufe aus einem weiteren pnp-Transistor 21 und einem Basiswiderstand 22 vorgeschaltet ist. Der Emitter des pnp-Transistors 21 der Umkehrstufe ist über einen Anschluß 23 mit der geregelten Spannung U _R verbunden. Der Vergleichger 16 in der Fig. 1 ist durch einen Schmitt-Trigger 24 in CMOS- Technik realisiert. Dies ist möglich, da der absolute Wert der Schalterschwelle des Schmitt-Triggers - sofern er innerhalb der oben angegebenen Grenzen für die Referenzspannung U _CS liegt - nicht in die Berechnung der Dauer des Ausfalls der Versorgungs­ spannung eingeht. Wichtig ist nur, daß die Schalterschwelle zeit­ konstant ist. Der Schalter 13′ ist nur während des Ausfalls der Versorgungsspannung U _V geöffnet. Die restliche Zeit ist er geschlossen, um die Aufladung des Kondensators 8 zu ermög­ lichen und um die Spannung U _C des Kondensators 8 auszuwerten. Die Widerstände 11 und 12 sind während der Aufladung des Konden­ sators 8 parallel geschaltet. Die Schaltungsanordnung 5′ hat gegenüber der Schaltungsanordnung 5 den Vorteil, daß beim Aus­ fall der Versorgungsspannung U _V eine Entladung des Kondensators 8 über die interne Clampdiode im Eingang des in CMOS-Technik ausgeführten Schmitt-Triggers 24 und über die Basis-Kollektor- Diode des pnp-Transistors 17 verhindert wird. Fig. 3 shows a circuit arrangement 5 ' , the circuit arrangement 5 replaced in Fig. 1. The electronic switch 10 ' is realized by a pnp transistor 17 and a base resistor 18 . The electronic switch 13 ' is connected between the reference potential (terminal 5 b') and the capacitor 8 . The electronic switch 13 ' is realized by an npn transistor 19 with a base resistor 20 , which is connected upstream of a reverse stage from a further pnp transistor 21 and a base resistor 22 . The emitter of the pnp transistor 21 of the reversing stage is connected via a connection 23 to the regulated voltage U _R. The comparator 16 in FIG. 1 is implemented by a Schmitt trigger 24 in CMOS technology. This is possible because the absolute value of the switch threshold of the Schmitt trigger - insofar as it lies within the above-mentioned limits for the reference voltage U _CS - is not included in the calculation of the duration of the supply voltage failure. It is only important that the switch threshold is constant over time. The switch 13 ' is only open during the failure of the supply voltage U _V. The rest of the time it is closed to enable the charging of the capacitor 8 and to evaluate the voltage U _{C of} the capacitor 8 . The resistors 11 and 12 are connected in parallel during the charging of the capacitor 8 . The circuit arrangement 5 ' has the advantage over the circuit arrangement 5 that when the supply voltage U _V falls off, the capacitor 8 is discharged via the internal clamp diode in the input of the Schmitt trigger 24 executed in CMOS technology and via the base-collector diode of PNP transistor 17 is prevented.

Mit der folgenden Dimensionierung des Kondensators 8 sowie der Widerstände 9, 11 und 12 läßt sich z. B. die Ausfallsdauer der Versorgungsspannung U _V im Bereich 0 . . . 10 Sekunden sehr genau ermitteln:With the following dimensioning of the capacitor 8 and the resistors 9, 11 and 12 can, for. B. the downtime of the supply voltage U _V in the range 0. . . Determine very precisely for 10 seconds:

C₈ = 22 µF
R₉ = 100 Ω
R₁₁ = 1 MΩ
R₁₂ = 5 kΩ. C ₈ = 22 µF
R ₉ = 100 Ω
R ₁₁ = 1 MΩ
R ₁₂ = 5 kΩ.

Für die Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung U _V sind damit nach der Wiederkehr der Versorgungsspannung U _V nur ca. 200 Millisekunden erforderlich.So the supply voltage U _V just 200 milliseconds are required for the return for the determination of the duration of the failure of the supply voltage U _V.

Claims (3)

1. Verfahren zur Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung in einem Microprozessorsystem, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein Kondensator (8) im Normalbetrieb auf eine geregelte Spannung (U _R ) aufgeladen ist,
• - daß der Kondensator (8) bei Ausfall der Versorgungsspannung (U _v ) nach einer e-Funktion mit einer ersten Zeitkonstante ( τ ₁ ) entladen wird,
• - daß die Entladung des Kondensators (8) bei der Wiederkehr der Versorgungsspannung (U _v ) nach einer e-Funktion mit einer zweiten Zeitkonstante ( t ₂ ), die wesentlich kleiner als die erste Zeitkonstante ( τ ₁ ) ist, fortgesetzt wird, bis die an dem Kondensator (8) anstehende Spannung (U _C ) einen Schwellenwert (U _CS ) unterschreitet, wobei die hierfür benötigte Zeit eine erste Hilfsgröße für die Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung (U _v ) ist,
• - daß der Kondensator (8) nach dem Unterschreiten des Schwellenwertes (U _CS ) erneut auf die geregelte Spannung (U _R ) aufgeladen und daran anschließend nach einer e-Funktion mit der zweiten Zeitkonstante ( τ ₂ ) entladen wird, bis die an dem Kondensator (8) anstehende Spannung (U _C ) den Schwellenwert (U _CS ) unterschritten hat, wobei die für die Entladung bis zu dem Schwellenwert (U _CS ) benötigte Zeit eine zweite Hilfsgröße für die Ermittlung der Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung (U _v ) ist,
• - daß der Kondensator (8) wieder auf die geregelte Spannung (U _R ) aufgeladen wird und
• - daß sich die Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung (U _v ) aus der Differenz zwischen der zweiten Hilfsgröße und der ersten Hilfsgröße, multipliziert mit dem Verhältnis aus der ersten Zeitkonstante (τ₁ ) und der zweiten Zeitkonstante ( t ₂ ), ergibt.

1. Method for determining the duration of the failure of the supply voltage in a microprocessor system, characterized in that

• - That a capacitor ( 8 ) is charged to a regulated voltage (U _R ) in normal operation,
• - that the capacitor (8) upon failure of the supply voltage (U _v) is discharged according to an exponential function with a first time constant (τ _1),
• - That the discharge of the capacitor ( 8 ) on the return of the supply voltage (U _v ) after an e-function with a second time constant ( t ₂ ), which is significantly smaller than the first time constant ( τ ₁ ) , continues until the voltage (U _C ) at the capacitor ( 8 ) falls below a threshold value (U _CS ) , the time required for this being a first auxiliary variable for determining the duration of the failure of the supply voltage (U _v ) ,
• - That the capacitor ( 8 ) after falling below the threshold value (U _CS ) recharged to the regulated voltage (U _R ) and then discharged after an e-function with the second time constant ( τ ₂ ) until the on the capacitor (8) voltage pending (U _C) the threshold value (U _CS) has fallen below, wherein the time up to the threshold value (U _CS) required for the discharge is a second auxiliary value for determining the duration of the failure of the supply voltage (U _v) ,
• - That the capacitor ( 8 ) is recharged to the regulated voltage (U _R ) and
• - That the duration of the failure of the supply voltage (U _v ) results from the difference between the second auxiliary variable and the first auxiliary variable, multiplied by the ratio of the first time constant ( τ ₁ ) and the second time constant ( t ₂ ) .

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein Kondensator (8) über einen ersten Widerstand (9) und einen ersten Schalter (10; 10′) mit der geregelten Spannung (U _R ) verbunden ist,
• - daß der erste Schalter (10; 10′) bei Ausfall der Versorgungsspannung (U _v ) geöffnet ist,
• - daß parallel zu dem Kondensator (8) ein zweiter Widerstand (11) angeordnet ist,
• - daß zur Verkleinerung der Zeitkonstante der Entladung des Kondensators (8) ein dritter Widerstand (12) über einen zweiten Schalter (13; 13′) zu dem Kondensator (8) parallelgeschaltet ist,
• - daß der dritte Widerstand (12) wesentlich größer als der erste Widerstand (9) und der zweite Widerstand (11) wesentlich größer als der dritte Widerstand (12) gewählt ist und
• - daß die an dem Kondensator (8) anstehende Spannung (U _C ) einem Schwellenwertschalter (16; 24) mit hochohmigem Eingang zugeführt ist, der dem Microprozessor (4) ein Signal zuführt, wenn die an dem Kondensator (8) anstehende Spannung (U _C ) den Schwellenwert (U _CS ) unterschreitet.

2. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in

• - That a capacitor ( 8 ) via a first resistor ( 9 ) and a first switch ( 10; 10 ' ) is connected to the regulated voltage (U _R ) ,
• - That the first switch ( 10; 10 ' ) is open when the supply voltage (U _v ) fails,
• - That a second resistor ( 11 ) is arranged in parallel with the capacitor ( 8 ),
• - That to reduce the time constant of the discharge of the capacitor ( 8 ), a third resistor ( 12 ) is connected in parallel to the capacitor ( 8 ) via a second switch ( 13; 13 ' ),
• - That the third resistor ( 12 ) is much larger than the first resistor ( 9 ) and the second resistor ( 11 ) is chosen much larger than the third resistor ( 12 ) and
• - That the voltage (U _C ) applied to the capacitor ( 8 ) is supplied to a threshold switch ( 16; 24 ) with a high-impedance input which supplies the microprocessor ( 4 ) with a signal when the voltage (U ) applied to the capacitor ( 8 ) _C ) _falls below the threshold (U _CS ) .

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der zweite Schalter (13′), der Kondensator (8), der erste Widerstand (9) und der erste Schalter (10′) in Reihe geschaltet und derart mit der geregelten Spannung (U _R ) verbunden sind, daß der das eine Ende der Reihenschaltung bildende Anschluß des zweiten Schalters (13′) mit dem Bezugspotential verbunden ist,
• - daß der dritte Widerstand (12) parallel zu der Reihenschaltung des zweiten Schalters (13′) und des Kondensators (8) angeordnet ist,
• - daß der zweite Schalter (13′) nur bei Ausfall der Versorgungsspannung (U _v ) geöffnet ist und
• - daß die an dem Kondensator (8) anstehende Spannung (U _C ) dem Schwellenwertschalter (24) über den bei vorhandener Versorgungsspannung (U _v ) geschlossenen zweiten Schalter (13′) zugeführt ist.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that

• - That the second switch ( 13 ' ), the capacitor ( 8 ), the first resistor ( 9 ) and the first switch ( 10' ) are connected in series and are connected to the regulated voltage (U _R ) such that the one End of the series circuit connection of the second switch ( 13 ' ) is connected to the reference potential,
• - That the third resistor ( 12 ) is arranged in parallel with the series circuit of the second switch ( 13 ' ) and the capacitor ( 8 ),
• - That the second switch ( 13 ' ) is only open if the supply voltage (U _v ) fails and
• - That the voltage (U _C ) applied to the capacitor ( 8 ) is supplied to the threshold switch ( 24 ) via the second switch ( 13 ' ) which is closed when the supply voltage (U _v ) is present.