DE3936901A1 - Halbleiterchip mit mehreren schieberegistern - Google Patents
Halbleiterchip mit mehreren schieberegisternInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterchip mit mehreren
Schieberegistern.
Schieberegister werden in der elektrischen Nachrichtentechnik
zur Verzögerung von Digitalsignalen verwendet.
Ein solches Schieberegister ist in Tietze-Schenk,
Halbleiterschaltungstechnik, 8. Auflage, Springer-Verlag,
Berlin, 1986, auf den Seiten 251 und 252 beschrieben. Es
besteht aus mehreren hintereinander geschalteten bistabilen
Kippschaltungen. Das zu verzögernde Digitalsignal wird in die
erste Kippschaltung eingeschrieben. Das verzögerte
Digitalsignal wird aus der letzten Kippschaltung ausgelesen.
Die Verzögerungszeit ergibt sich aus der Anzahl der
hintereinander geschalteten Kippschaltungen und der Bitrate
oder Taktfrequenz des Digitalsignals.
Mehrere solcher Schieberegister sind als integrierte Schaltung
auf einem Halbleiterchip integriert. Dabei müssen zwei
Grenzwerte beachtet werden, nämlich der geometrische Grenzwert
und der thermische Grenzwert. Beide Grenzwerte geben die
höchstmögliche Anzahl von Schieberegistern an, die sich auf
einem Halbleiterchip integrieren lassen. Der geometrische
Grenzwert ergibt sich aus den kleinstmöglichen geometrischen
Abmessungen der Leiterbahnen, Transistoren usw. Der thermische
Grenzwert ergibt sich aus der für das Halbleiterchip
festgelegten höchsten Temperatur, wodurch die höchstmögliche
Verlustleistung bestimmt ist.
Mit jedem der auf dem Halbleiterchip integrierten
Schieberegister kann ein Digitalsignal verzögert werden. Die
Anzahl der Kippschaltungen ist üblicherweise bei allen
Schieberegistern gleich.
Zum Aufbau von integrierten Schaltungen sind verschiedene
Schaltkreistechniken bekannt. Allen Schaltkreistechniken
gemeinsam ist, daß die einzelnen Kippschaltungen, Gatter usw.
eine bestimmte Ruheverlustleistung aufnehmen, solange keine
Wechsel der logischen Zustände auftreten und daß beim Wechseln
der logischen Zustände eine zusätzliche dynamische
Verlustleistung auftritt, die umso höher ist, je höher die
Bitrate oder Taktfrequenz des zu verarbeitenden Digitalsignals
ist. Eine der Ursachen für das Auftreten dieser dynamischen
Verlustleistung ist die Umladung von Kapazitäten bei jedem
Wechsel des logischen Zustandes.
Weit verbreitet ist die CMOS-Schaltkreistechnik. Sie ist z. B.
in der deutschen Zeitschrift "Elektronik", 1971, Heft 4,
Seiten 111 bis 116, beschrieben. Bei ihr ist die Zunahme der
dynamischen Verlustleistung und damit auch der gesamten
Verlustleistung mit zunehmender Taktfrequenz besonders stark
ausgeprägt, weil die Ruheverlustleistung verhältnismäßig
gering ist.
Wegen der Zunahme der Verlustleistung mit zunehmender Bitrate
liegt ab einer bestimmten hohen Bitrate der thermische
Grenzwert niedriger als der geometrische Grenzwert. Oberhalb
dieser hohen Bitrate können deshalb nicht so viele
Schieberegister auf einem Halbleiterchip integriert werden wie
entsprechend dem geometrischen Grenzwert möglich wären.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterchip
mit mehreren Schieberegistern anzugeben, welches folgenden
Forderungen gerecht wird:
- a) Die Verzögerungszeit soll für jedes Digitalsignal individuell zwischen einem Kleinstwert und einem Größtwert einstellbar sein.
- b) Es soll auch bei einer hohen Bitrate eine große Anzahl von Schieberegistern auf dem Halbleiterchip integriert sein, unter Beachtung der für das Halbleiterchip festgelegten höchstzulässigen Temperatur.
Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterchip gemäß dem
Patentanspruch 1 gelöst. Die Weiterbildung nach dem Anspruch 2
ermöglicht eine Verzögerungszeit von Null.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben. Das erfindungsgemäße Halbleiterchip weist mehrere
Schieberegister auf. Jedes Schieberegister besteht aus einer
Anzahl hintereinander geschalteter bistabiler Kippschaltungen,
wobei die Anzahl entsprechend dem geforderten Größtwert der
Verzögerungszeit und der Bitrate des Digitalsignals bemessen
ist. Es sind erste Mittel zum Einschreiben des Digitalsignals
in die erste Kippschaltung vorgesehen. Ferner sind zweite
Mittel zum Auslesen des Digitalsignals vorgesehen. Sie weisen
eine Einstellmöglichkeit für die Anzahl der aktiven
Kippschaltungen auf. Unter dem Begriff "aktive
Kippschaltungen" werden, beginnend mit der ersten
Kippschaltung, diejenigen verstanden, die zur Erzielung der
gewünschten Verzögerungszeit erforderlich sind. Die zweiten
Mittel sind so ausgebildet, daß das Digitalsignal aus der
letzten aktiven Kippschaltung ausgelesen wird. Die der letzten
aktiven Kippschaltung folgenden Kippschaltungen sind die nicht
benötigten Kippschaltungen. Die kleinste Anzahl der aktiven
Kippschaltungen ergibt sich aus dem Kleinstwert der wählbaren
Verzögerungszeit. Ist als Kleinstwert die Verzögerungszeit
Null vorgesehen, so sind die ersten und die zweiten Mittel so
ausgebildet, daß das Digitalsignal erst gar nicht in die erste
Kippschaltung eingeschrieben wird, sondern sofort ausgelesen
wird. Es sind ferner dritte Mittel vorgesehen, die die nicht
benötigten Kippschaltungen dauernd in einem bestimmten
logischen Zustand halten.
Unter der Voraussetzung, daß mehrere Kippschaltungen zur
Erzielung der gewünschten Verzögerungszeit erforderlich sind,
ergibt sich folgende Funktion: Durch die ersten Mittel wird
das zu verzögernde Digitalsignal Bit für Bit in die erste
Kippschaltung eingeschrieben. Das Digitalsignal wandert dann,
jeweils um eine Taktzeit verzögert, durch die zweite, dritte,
vierte usw. Kippschaltung bis in die letzte aktive
Kippschaltung, aus der es durch die zweiten Mittel ausgelesen
wird. Wird der Größtwert der Verzögerungszeit gewählt, wird
das Digitalsignal erst aus der letzten Kippschaltung des
Schieberegisters ausgelesen, und es gibt keine nicht
benötigten Kippschaltungen. Wenn nicht gerade der Größtwert
der Verzögerungszeit gewählt wurde, werden die nicht
benötigten Kippschaltungen durch die dritten Mittel dauernd in
einem bestimmten logischen Zustand gehalten. Dabei ist es
gleichgültig, ob man dafür den ja- oder den nein-Zustand
wählt. So wird erreicht, daß die dynamische Verlustleistung
nur in den aktiven Kippschaltungen auftritt.
Unter der Voraussetzung, daß nicht alle Digitalsignale mit dem
Größtwert der Verzögerungszeit verzögert werden müssen, können
bei gegebener hoher Bitrate durch die Erfindung mehr
Schieberegister auf einem Halbleiterchip integriert werden,
als ohne Anwendung der Erfindung. Aber auch wenn die Zahl der
Schieberegister nicht erhöht werden soll, läßt sich die
Erfindung vorteilhaft anwenden. Sie bewirkt dann eine Senkung
der Verlustleistung.
Claims (2)
1. Halbleiterchip mit mehreren Schieberegistern, wobei ein
einzelnes Schieberegister wie folgt ausgebildet ist:
- a) Es weist eine Anzahl hintereinander geschaltete bistabile Kippschaltungen auf.
- b) Es weist erste Mittel zum Einschreiben eines Digitalsignals in die erste Kippschaltung auf.
- c) Es weist zweite Mittel zum Auslesen des Digitalsignals aus der letzten aktiven Kippschaltung auf.
- d) Die zweiten Mittel weisen eine Einstellmöglichkeit für die Anzahl der aktiven Kippschaltungen auf.
- e) Das Schieberegister weist dritte Mittel auf, die die nicht benötigten Kippschaltungen dauernd in einem bestimmten logischen Zustand halten.
2. Halbleiterchip nach Anspruch 1, wobei ein einzelnes
Schieberegister wir folgt ausgebildet ist:
- a) Die ersten und die zweiten Mittel sind so ausgebildet, daß das Digitalsignal, ohne es in die erste Kippschaltung einzuschreiben, sofort wieder ausgelesen werden kann.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893936901 DE3936901A1 (de) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | Halbleiterchip mit mehreren schieberegistern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893936901 DE3936901A1 (de) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | Halbleiterchip mit mehreren schieberegistern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3936901A1 true DE3936901A1 (de) | 1991-05-23 |
Family
ID=6392961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893936901 Withdrawn DE3936901A1 (de) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | Halbleiterchip mit mehreren schieberegistern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3936901A1 (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3102447C2 (de) * | 1980-01-31 | 1989-05-11 | N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven, Nl |
-
1989
- 1989-11-06 DE DE19893936901 patent/DE3936901A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3102447C2 (de) * | 1980-01-31 | 1989-05-11 | N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven, Nl |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
HÖLZLER/HOLZWARTH: Pulstechnik, Bd.II, Anwen- dungen und Systeme, ". Aufl., Springer Ver- lag, 1984, S.72,73 * |
JP 60-253315 A. In: Patents Abstr. of Japan, Sect.E Vo..10 (1986), Nr.121 (E-404) * |
N.N.: The Semiconductor Data Library, Motorola- Katalog, Serie A, Bd.V, S.2-25, 2-26, 7-302 bis 7-305 * |
TIETZE, SCHENK: Halbleiterschaltungstechnik, 8.Aufl., Berlin, Springer Verlag, 1986, S.251,252 * |
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