-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung wie in der Einleitung zu
Anspruch 1 dargelegt.
-
In der US-amerikanischen Patentschrift US-A-3.832.489 wird ein Bus
beschrieben, der in Abschnitte unterteilt ist. Jeder Abschnitt umfasst einen Busleiter, dessen
Logikpegel mittels einer verdrahteten Logik hergestellt wird. Die Schaltung enthält
zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt einen Leitungsverstärker. Der
Leitungsverstärker enthält einen Stromfühler und einen Verstärker. Der Stromfühler stellt fest, ob von
Teilschaltkreisen, die mit dem ersten Abschnitt verbunden sind, Strom gezogen wird, um
den Busleiter des betreffenden Abschnitts auf logisch "tief" zu bringen. Wenn der
Stromfühler dies feststellt, bringt der Verstärker das Potential des zweiten Abschnitts auf "tief".
Der Leitungsverstärker hat einen ähnlichen Fühler und Verstärker, um das Potential des
ersten Abschnitts auf "tief" zu bringen, falls im zweiten Abschnitt ein Strom festgestellt
wird.
-
Der Leitungsverstärker soll die bei langen Busleitungen auftretende
Dämpfung kompensieren. Zu diesem Zweck verstärkt er die Signale auf dem Bus von einem
Abschnitt zum anderen vorzugsweise so, dass außer den für einen einzelnen Abschnittsbus
benötigten Steuersignalen keine zusätzlichen Steuersignale erforderlich sind.
-
Diese Veröffentlichung behandelt nicht das Problem der Nutzung von
Busabschnitten, die mit wechselseitig unterschiedlichen Versorgungsspannungen arbeiten.
-
Ein Leitungsverstärker ist auch aus Abschnitt 4 des von Philips
Semiconductors veröffentlichten "IC20 Data Handbook 1994" her bekannt. In dieser
Veröffentlichung werden ein Datenkommunikationsbus (I2C-Bus) und eine Leitungsvers>
tärkerschnittstelle (82B715 IC) beschrieben.
-
Die Teilschaltkreise in einer Schaltung mit dem I2C-Bus kommunizieren
über eine Busleitung (SDA-Leitung). Die Teilschaltkreise bilden zusammen mit dieser
Busleitung ein verdrahtetes UND-Glied. Auf diese Weise kann jeder Teilschaltkreis das
Potential auf der Busleitung auf einen tiefen, "dominanten" Pegel ziehen. Das Potential auf
der Busleitung wird auf einen hohen, "rezessiven" Pegel gebracht, wenn keiner der
Teilschaltkreise das Potential auf der Leitung herunterzieht.
-
Das vorgenannte Verfahren wird für die Datenkommunikation und die
Konkurrenzbereinigung (engl. Arbitration) verwendet. Bei der Datenkommunikation dient ein
Teilschaltkreis als Sender und ein (oder mehrere) Teilschaltkreis(e) als Empfänger. Der
Sender steuert den Pegel des Potentials auf der Busleitung, indem er es abwechselnd auf
den dominanten Pegel bringt und dann wieder freigibt. Zu welchen Zeitpunkten dies
stattfindet, hängt von den übertragenen Daten ab. Der Empfänger ermittelt zu
aufeinanderfolgenden Zeitpunkten das Potential auf der Busleitung und leitet die übertragenen Daten
davon ab.
-
Jeder Teilschaltkreis kann als Sender fungieren. Die Ursache hierfür ist, dass
jeder Teilschaltkreis den Potentialpegel auf der Busleitung steuern kann, vorausgesetzt,
dass die anderen Teilschaltkreise die Busleitung nicht auf den dominanten Pegel bringen.
Außerdem kann jeder Teilschaltkreis auch als Empfänger dienen. Daher ist über die
Busleitung eine Kommunikation zwischen einer Anzahl von Teilschaltkreispaaren möglich.
-
Mit der Konkurrenzbereinigung soll sichergestellt werden, dass der Sender
während der Datenübermittlung nicht durch andere Teilschaltkreise gestört wird, die die
Busleitung unerwünscht in den dominanten Status bringen. Aus diesem Grunde geht der
Datenübermittlung eine Konkurrenzbereinigungsphase voraus.
-
Während der Konkurrenzbereinigungsphase wird es verschiedenen
Teilschaltkreisen, die die Busleitung steuern wollen, gestattet, das Potential auf der Busleitung
in den dominanten Status zu bringen. Dabei geben diese Teilschaltkreisen das Potential auf
der Busleitung auch wieder frei und ermitteln dieses Potential anschließend. Ein anhaltend
dominanter Potentialpegel weist hierbei darauf hin, dass ein anderer Teilschaltkreis die
Steuerung der Busleitung übernehmen will. Der Teilschaltkreis, der dies feststellt, verliert
daraufhin die Zuteilung und gibt das Potential auf dieser Busleitung frei.
-
Die Leitungsverstärkerschnittstelle dient zur transparenten Verbindung
zweier Busleitungen. Mit jeder der Busleitungen sind mehrere Teilschaltkreise verbunden.
Die Leitungsverstärkerschnittstelle gewährleistet, dass aus der Sicht jedes einzelnen
Teilschaltkreises nur eine Busleitung vorhanden ist, an die alle anderen Teilschaltkreise
angeschlossen sind.
-
Das bedeutet, wenn ein einzelner Teilschaltkreis das Potential auf der
Busleitung, an die er angeschlossen ist, auf den dominanten Pegel bringt, wird durch die Leitungsverstärkerschnittstelle
sichergestellt, dass auch das Potential auf der Busleitung den
dominanten Pegel annimmt. Falls keiner der Teilschaltkreise seine Busleitung auf den
dominanten Pegel bringt, nimmt das Potential auf beiden Busleitungen den rezessiven Pegel
an.
-
Der Bus dient insbesondere zur Kommunikation zwischen den
Teilschaltkreisen in verschiedenen integrierten Schaltungen. Es ist erwünscht, dass mehrere solcher
integrierten Schaltungen in einer Schaltungsanordnung benutzt werden können, auch wenn
die genannten integrierten Schaltungen mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen
arbeiten. Es ist insbesondere erwünscht, dass Daten zwischen einem Teilschaltkreis in einer
ersten integrierten Schaltung mit einer ersten Versorgungsspannung und einem
Teilschaltkreis in einer zweiten integrierten Schaltung mit einer zweiten Versorgungsspannung
ausgetauscht werden können.
-
In der erwähnten Schaltung ist es erforderlich, dass alle Teilschaltkreise mit
demselben rezessiven Pegel und demselben dominanten Pegel des Potentials auf der
Busleitung arbeiten können. Diese Pegel entsprechen den Potentialen an den
Anschlussklemmen und werden davon abgeleitet. Daher ist es nicht möglich, Daten über den Bus
zwischen den Teilschaltkreisen in unterschiedlichen Schaltungen zu übermitteln, wenn einer
dieser Teilschaltkreise mit einer Versorgungsspannung arbeitet, die mit den anderen
inkompatibel ist.
-
Dieses Problem lässt sich prinzipiell lösen, indem man die Differenz
zwischen dem dominanten Pegel und dem rezessiven Pegel so wählt, dass sie kleiner ist als die
Differenz zwischen den Potentialen an den Anschlussklemmen derjenigen integrierten
Schaltung, die mit der höchsten Versorgungsspannung arbeitet. Dies würde jedoch
bedeuten, dass diese integrierten Schaltungen speziell für die Kommunikation mit anderen
integrierten Schaltungen ausgelegt sein müssten.
-
Von der französischen Patentschrift FR-A-2.676.559 her ist ein weiterer
Leitungsverstärker zur Verbindung eines ersten und zweiten Busabschnitts bekannt. Dieser
Leitungsverstärker ermittelt den Logikpegel im ersten Busabschnitt und schaltet, wenn
dieser Logikpegel "tief" ist, einen Pull-down-Transistor ein, um das Potential im zweiten
Busabschnitt herunterzuziehen. Eine ähnliche Schaltung ist vorhanden, um den ersten
Busabschnitt herunterzuziehen.
-
Von der japanischen Patentschrift JP-A-1.224.819 her ist ein Bussystem mit
einem ersten und einem zweiten Abschnitt und einer Umkehrschaltung zwischen den verschiedenen
Abschnitten bekannt. Logikpegel mit der gleichen Bedeutung haben in den
verschiedenen Abschnitten eine gegensätzliche Polarität. Der Bus hat eine Vorladung, wobei
während der logischen Busansteuerung ein Busabschnitt, je nach Logikpegel, entladen oder
nicht entladen wird. Der erste Busabschnitt ist mit der Gate-Elektrode eines ersten
Transistors verbunden, dessen Kanal zwischen die positive Anschlussklemme und den zweiten
Abschnitt geschaltet ist. Der zweite Busabschnitt ist mit der Gate-Elektrode eines zweiten
Transistors verbunden, dessen Kanal zwischen die negative Anschlussklemme und den
ersten Abschnitt geschaltet ist.
-
Im IBM Technical Disclosure Bulletin Bd. 26, Nr. 12 (Mai 1984) wird auf
den Seiten 6481-6483 ein Buserweiterungssystem beschrieben, das zwei Treiber für die
Verbindung von zwei Busabschnitten enthält. Die Treiber sind in gegensätzlichen
Richtungen zwischen den Abschnitten angeschlossen, wobei, je nach erforderlicher
Datenübertragung, der eine oder der andere Treiber aktiviert wird.
-
In keiner dieser Publikationen wird die Möglichkeit vorgeschlagen, dass
zwei Busabschnitte mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen arbeiten. Noch werden
in ihnen irgendwelche Maßnahmen erörtert, die zu ergreifen wären, wenn die beiden
Busabschnitte mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen arbeiten.
-
Außerdem ist es zum Zwecke der Energieeinsparung erwünscht, dass sich
die Energieversorgung eines Teils der Teilschaltkreise deaktivieren lässt, wenn diese
Teilschaltkreise nicht benötigt werden. Für die Datenübermittlung zwischen den anderen
Teilschaltkreisen sollten Potentialänderungen auf der Busleitung jedoch weiterhin möglich sein.
Diese Potentialänderungen könnten die Teilschaltkreise, deren Energieversorgung
deaktiviert ist, beschädigen, oder diese Teilschaltkreise könnten Änderungen auf der Busleitung
behindern.
-
Von der europäischen Patentschrift EP-A-0.549.165 her kennt man ein
Verfahren zur Verringerung der Leistungsaufnahme einer Schaltung, bei dem ein Schalter
zwischen der Energieversorgung und der Schaltung ausgeschaltet wird. Diese Publikation
betrifft kein Bussystem. Sie behandelt auch nicht die Aufrechterhaltung der
Kommunikationsmöglichkeiten über einen Busabschnitt, während ein anderer Busabschnitt deaktiviert
ist.
-
Die Erfindung hat unter anderem zur Aufgabe, eine Schaltung zu schaffen,
die die Datenübermittlung zwischen Teilschaltkreisen in verschiedenen, mit
unterschiedlicher Versorgungsspannungen arbeitenden integrierten Schaltungen ermöglicht.
-
Die erfindungsgemäße Schaltung ist durch den beschreibenden Teil des
Anspruchs 1 gekennzeichnet. Erfindungsgemäß sind die Busleitungen voneinander isoliert,
wenn sich ihr Potential auf dem rezessiven Pegel befindet, weil keiner der Teilschaltkreise
das Potential einer Busleitung auf den dominanten Pegel bringt. Die Potentiale der
Busleitungen können daher die jeweiligen rezessiven Pegel der verschiedenen Busleitungen
annehmen. Deshalb können Teilschaltkreise, die einen relativ hohen rezessiven Pegel
erfordern, mit der ersten Busleitung verbunden werden. Teilschaltkreise, die nur einen
vergleichsweise geringen rezessiven Pegel zulassen, können mit der zweiten Busleitung
verbunden werden.
-
Wenn einer der Teilschaltkreise das Potential auf seiner Busleitung auf den
dominanten Pegel bringt, so dass das Potential dieser Busleitung um mehr als die
Transistor-Schwellenspannung unter die kleinste Versorgungsspannung (d.h. unter den so
genannten Bezugspegel) abfällt, wird der Hauptstromkanal des Transistors leitend und das
Potential auf der anderen Busleitung wird über den Buskoppler ebenfalls auf den
dominanten Pegel gebracht. Die Datenübermittlung und die Konkurrenzbereinigung können dann
wie üblich ausgeführt werden, ungeachtet des Busses, an dem die entsprechenden
Teilschaltkreise angeschlossen sind. Durch die Benutzung eines Transistors lässt sich der
Buskoppler auf sehr einfache Weise implementieren.
-
Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden in den Ansprüchen 2 bis 4
erläutert.
-
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Schaltung ist dadurch
gekennzeichnet, dass es sich bei dem Transistor um einen selbstsperrenden N-Kanal-MOS-
FET handelt, und dass die Gate-Elektrode des Transistors ein Potential des rezessiven
Pegels der zweiten Busleitung empfängt. Dadurch wird das Bezugspotential auf einfache
Weise realisiert.
-
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Schaltung ist dadurch
gekennzeichnet, dass sie Schaltmittel umfasst, um gemeinsam
-
- die Energieversorgung für den an die zweite Busleitung angeschlossenen
Teilschaltkreis oder die angeschlossenen Teilschaltkreisen zu unterbrechen,
-
- den rezessiven Pegel des Potentials auf der zweiten Busleitung im wesentlichen
auf den dominanten Pegel zu reduzieren,
-
- den Bezugspegel zumindest auf den dominanten Pegel zu reduzieren, so dass die
Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Busleitung weiterhin getrennt ist. Indem
man sowohl das Bezugspotential als auch die Energieversorgung für die mit der zweiten
Busleitung verbundenen Teilschaltkreisen ausschaltet, lässt sich Energie einsparen, ohne
dass dadurch die Teilschaltkreise beschädigt oder der Betrieb der anderen Teilschaltkreise
beeinträchtigt wird.
-
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist dadurch
gekennzeichnet, dass ein an die erste Busleitung angeschlossener Teilschaltkreis mit den Schaltmitteln
zur Steuerung gekoppelt ist. Die an die zweite Busleitung angeschlossenen Teilschaltkreise
können so durch einen über die erste Busleitung empfangenen Befehl erneut aktiviert
werden.
-
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist dadurch
gekennzeichnet, dass die zweite Busleitung mit der ersten Busleitung verbunden ist, und zwar
nacheinander über die genannte Verbindung, eine dritte Busleitung und eine weitere Verbindung,
deren Funktion analog zur genannten Verbindung ist, wobei die Schaltung Mittel umfasst,
um die dritte Busleitung auf einen rezessiven Pegel zu bringen, soweit keine dominante
Ansteuerung vorliegt. Dadurch können die an die erste Busleitung und/oder die an die
zweite Busleitung angeschlossenen Teilschaltkreise je nach Bedarf und unabhängig
voneinander deaktiviert werden.
-
Diese und andere Ausführungsformen der Erfindung und deren Merkmale
werden im folgenden näher beschrieben und anhand einiger Figuren erläutert. Es zeigen:
-
Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer Schaltung,
-
Fig. 2 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer Schaltung,
-
Fig. 3 eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Schaltung,
-
Fig. 4 eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Schaltung.
-
Fig. 1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer
Schaltung. Diese Schaltung umfasst eine erste Busleitung 20 und eine zweite Busleitung 10.
Mit der ersten Busleitung 20 sind zum Beispiel zwei Teilschaltkreise 22, 24
über einen entsprechenden Busschnittstellenausgang 224, 244 verbunden. Jeder dieser
Teilschaltkreise 22, 24 umfasst zwei Versorgungseingänge 220, 222, 240, 242, die jeweils mit
einer ersten und zweiten Anschlussklemme V&sub0;, V&sub1; verbunden sind. Die zweite
Anschlussklemme V&sub1; ist über ein Widerstandselement R&sub1; mit der ersten Busleitung 20 verbunden.
-
Mit der zweiten Busleitung 10 sind zum Beispiel zwei Teilschaltkreise 12,
14 über einen entsprechenden Busschnittstellenausgang 124, 144 verbunden. Jeder dieser
Teilschaltkreise 12, 14 umfasst zwei Versorgungseingänge 120, 122, 140, 142, die jeweils
mit einer ersten und dritten Anschlussklemme V&sub0;, V&sub2; verbunden sind. Die dritte
Anschlussklemme V&sub2; ist über ein Widerstandselement R2 mit der zweiten Busleitung 10 verbunden.
-
Die erste und die zweite Busleitung 20, 10 sind über den Kanal des
Transistors 16, als ein N-Kanal-FET dargestellt, miteinander verbunden. Die Steuerelektrode
dieses Transistors ist mit der dritten Anschlussklemme V&sub2; verbunden. Eine Diode 18 ist
parallelgeschaltet zum Kanal des Transistors 16 dargestellt. Wenn es sich bei dem Transistor
16 um einen MOS-FET (oder allgemeiner um einen IG-FET) handelt, ist seine Backgate-
Elektrode (Substrat) vorzugsweise mit seiner Source-Elektrode verbunden. Follglich
befindet sich die Backgate-Drain-Diode in Parallelschaltung zum Kanal des Transistors 16. Dies
wird durch die Diode 18 ausgedrückt.
-
Während des Betriebs liegt zwischen der ersten und der zweiten
Anschlussklemme, V&sub0;, V&sub1;, eine erste Versorgungsspannung VA = V&sub1; - V&sub0; an. Zwischen der ersten und
der dritten Anschlussklemme, V&sub0;, V&sub2;, liegt eine zweite Versorgungsspannung VB = V&sub2; - V&sub0;
an. Die erste Versorgungsspannung VA ist höher als die zweite Versorgungsslpannung VB;
diese Spannungen betragen beispielsweise 5 V bzw. 3,3 V (± 10%).
-
Der Transistor 16 ist beispielsweise ein N-Kanal-Anreicherungs-
Feldeffekttransistor, dessen Kanal nicht leitend ist, wenn das Potential an seiner (mit der
dritten Anschlussklemme verbundenen) Gate-Elektrode gleich dem Potential an seiner (mit
der zweiten Busleitung 10 verbundenen) Source-Elektrode und geringer als das Potential an
seiner (mit der ersten Busleitung 20 verbundenen) Drain-Elektrode ist. Der Kanal wird nur
eingeschaltet, wenn das Potential an der Source- und/oder der Drain-Elektrode mehr als
eine Schwellenspannung VT (beispielsweise 1,5 V) unter dem Potential an der Gate-
Elektrode liegt.
-
Solange keiner der Teilschaltkreise einen leitenden Pfad zur ersten
Anschlussklemme herstellt, wird daher das Potential auf der ersten Busleitung 20 eine erste
Versorgungsspannung VA sein, die größer ist als das Potential an der ersten
Anschlussklemme V&sub0;, während das Potential auf der zweiten Busleitung 10 eine zweite
Versorgungsspannung VB sein wird, die größer ist als das Potential an der ersten Anschlussklemme V&sub0;.
Das Potential auf der zweiten Busleitung 10 ist kleiner als das Potential auf der ersten
Busleitung 20 (bei Versorgungsspannungen von 5 V und 3,3 V zum Beispiel 1,7 V kleiner) und
gleich dem Potential an der Gate-Elektrode des Transistors 16.
-
Wenn einer der Teilschaltkreise (z.B. 12) einen leitenden Pfad zwischen der
zweiten Busleitung 10 und der ersten Anschlussklemme V&sub0; herstellt, wird das Potential auf
der zweiten Busleitung 10 auf das Potential an der ersten Anschlussklemme V&sub0; angehoben.
Infolge dessen wird das Potential an der Source-Elektrode des Transistors 16 um so viel
kleiner als sein das Potential an der Gate-Elektrode, wie erforderlich ist, um den Kanal des
Transistors 16 einzuschalten. Dadurch wird das Potential auf der ersten Busleitung 20
ebenfalls auf das Potential an der ersten Anschlussklemme V&sub0; angehoben.
-
Wenn der Teilschaltkreis 12, der den leitenden Pfad herstellt, diesen wieder
unterbricht, wird das Potential auf den Busleitungen 10, 20 unter dem Einfluss der
Widerstandselemente R1, R2 erneut angehoben (vorausgesetzt natürlich, dass keiner der anderen
Teilschaltkreise eine leitende Verbindung zwischen den Busleitungen 10, 20 und der ersten
Anschlussklemme V&sub0; herstellt). Der Kanal des Transistors 16 bleibt dann so lange
eingeschaltet, bis das Potential auf der zweiten Busleitung 10 so weit angestiegen ist, dass es
weniger als eine Schwellenspannung VT unter dem Potential an der Gate-Elektrode des
Transistors 16 liegt. Anschließend wird der Kanal des Transistors 16 ausgeschaltet und die
Potentiale auf der ersten und der zweiten Busleitung 20, 10 steigen unabhängig voneinander
weiter an, bis das Potential auf der ersten Busleitung 20 wieder das Potential an der zweiten
Anschlussklemme V&sub1; erreicht und das Potential auf der zweiten Busleitung 10 wieder das
Potential an der dritten Anschlussklemme V&sub2; erreicht.
-
Ein ähnlicher Effekt tritt auf, wenn einer der Teilschaltkreise (z.B. 22) einen
leitenden Pfad zwischen der ersten Busleitung 20 und der ersten Anschlussklemme V&sub0;
herstellt: das Potential auf der zweiten Busleitung 10 wird über die erste Busleitung 20
heruntergezogen. Wenn die Backgate-Elektrode des Transistors mit seiner Source-Elektrode
verbunden wird, beginnt die Diode 18 leitend zu werden, wobei das Potential auf der zweiten
Busleitung 10 heruntergezogen wird. Wegen der Diode 18 kann das Potential an der Drain-
Elektrode nicht sehr weit unter das Potential an der Source-Elektrode abfallen. Natürlich
kann man auch die Backgate-Elektrode des Transistors 16 auf ihrem eigenen Potential
belassen, beispielsweise auf V&sub0;, wobei in diesem Fall das Potential auf der zweiten Busleitung
heruntergezogen wird, wenn das Potential auf der ersten Busleitung 20 weit genug unter
das Potential an der Gate-Elektrode des Transistors 16 abfällt, um den Kanal dieses
Transistors 16 leitend zu machen.
-
Wenn verschiedene Teilschaltkreise gleichzeitig einen leitenden Pfad
zwischen einer der Busleitungen 10, 20 und der ersten Anschlussklemme V&sub0; herstellen, werden
beide Busleitungen 10, 20 auf das Potential an der ersten Anschlussklemme V&sub0; angehoben.
Dieses Potential entspricht daher einem dominanten Pegel des Potentials auf den
Busleitungen 10, 20. Die Potentiale an der zweiten und der dritten Anschlussklemme entsprechen
jeweils den rezessiven Pegeln des Potentials auf der ersten Busleitung 20 und der zweiten
Busleitung 10.
-
Die Schaltung eignet sich daher für die Datenübermittlung zwischen den
Teilschaltkreisen 12, 14, 22, 24, indem die dominanten und rezessiven Zustände des Busses
(mittels einer verdrahteten Logik) verwendet werden. Ein Beispiel für eine Schaltung und
ein Protokoll für derartige Übermittlungen betrifft den I2C-Bus, der beispielsweise in
Abschnitt 4 des "IC20 Data Handbook 1994" von Philips Semiconductors beschrieben wird
und der durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtet wird. Dieser Abschnitt enthält
auch einige Beispiele für Teilschaltkreise. Der I2C-Bus verwendet eine Datenleitung SDA
und eine Taktleitung SCL, die beide über dominante/rezessive Zustände gesteuert werden.
-
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltung zur Verwendung in
Verbindung mit dem I2C-Bus. Hier wurde die erste Busleitung 20 aus Fig. 1 durch zwei leitende
Leitungen SDA1 und SCL1 ersetzt, die jeweils über ein Widerstandselement R3, R4 mit
der zweiten Anschlussklemme V&sub1; gekoppelt sind. Die zweite Busleitung 10 aus Fig. 1
durch zwei leitende Leitungen SDA2 und SCL2 ersetzt, die jeweils über ein
Widerstandselement R3, R4 mit der dritten Anschlussklemme V2 gekoppelt sind. Die leitenden
Leitungen SDA1, SCL1 sind über den Kanal des Transistors 58, 59 mit den leitenden Leitungen
SDA2, SCL2 verbunden. Die Gate-Elektroden der Transistoren 58, 59 sind mit der dritten
Anschlussklemme V2 verbunden. Die Teilschaltkreise 54, 56 sind mit den leitenden
Leitungen SDA1, SCL1 verbunden. Die Teilschaltkreise 50, 52 sind mit den leitenden Leitungen
SDA2, SCL2 gekoppelt. Die Versorgungseingänge der Teilschaltkreise 50, 52, 54, 56
wurden der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
-
Jede der leitenden Leitungen SDA1, SDA2 mit dem verbindenden Transistor
58 arbeitet auf dieselbe Weise, wie dies für die Busleitungen 10, 20 aus Fig. 1 beschrieben
wurde. Dies gilt auch für die Leitungen SCL1 und SCL2 mit dem verbindenden Transistor
59. Die Logikbenutzung für diese Leitungen wird im zitierten "Data Handbook"
beschrieben.
-
Die Erfindung ist nicht auf den I2C-Bus beschränkt, sondern kann auch für
andere Busarten verwendet werden, zum Beispiel für Parallelbusse oder Punkt-zu-Punkt-
Verbindungen.
-
Fig. 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der
Schaltung. Die Figur weist Übereinstimmungen mit Fig. 1 auf und gleiche Elemente sind mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Unterschied zu Fig. 1 besteht darin, dass
zwischen die dritte Anschlussklemme V&sub2; auf der einen Seite und das Widerstandselement
R2, die Gate-Elektrode des Transistors 16 und die Versorgungseingänge 120, 140 für die
mit der zweiten Busleitung 10 gekoppelten Teilschaltkreise 12, 14 auf der anderen Seite ein
Schaltkreis 30 eingefügt ist. Einer der mit der ersten Busleitung 20 verbundenen
Teilschaltkreise (22) hat einen Steuerausgang, der mit einem Steuereingang des Schaltkreises 30
verbunden ist.
-
Der Schaltkreis 30 dient zur Reduzierung der Versorgungsspannung für die
mit der zweiten Busleitung 10 verbundenen Teilschaltkreise 12, 14, ohne dadurch die
Datenübermittlung unnötig zu beeinträchtigen. Eine erste Ausführungsform des Schaltkreises
hat zwei Zustände: einen leitenden Zustand und einen nicht leitenden Zustand. Im leitenden
Zustand leitet der Schaltkreis 30 das Potential an der dritten Anschlussklemme V2 weiter.
In diesem leitenden Zustand arbeiten die Teilschaltkreise 12, 14 sowie die zweite
Busleitung 10 gemäß der Beschreibung zu Fig. 1.
-
Im nicht leitenden Zustand nimmt das Potential an der Gate-Elektrode des
Transistors 16, auf der zweiten Busleitung 10 und an den Versorgungseingängen 120, 140
für die Teilschaltkreise 12, 14 im wesentlichen den Pegel des Potentials an der ersten
Anschlussklemme V&sub0; an. Die Teilschaltkreise 12, 14 werden dann deaktiviert und der
Transistor 16 ausgeschaltet. Infolgedessen wird Energie gespart, während die mit der ersten
Busleitung 20 verbundenen und normal gespeisten Teilschaltkreise 22, 24 wie gewohnt und
ohne von der zweiten Busleitung 10 beeinträchtigt zu werden kommunizieren können, da
der Transistor 16 die deaktivierten Teile der Schaltung von der ersten Busleitung 20
isoliert.
-
Zweifellos gibt es mehrere Möglichkeiten, um die Energieversorgung für die
Teilschaltkreise 12, 14, die Gate-Elektrode des Transistors 16 und die zweite Busleitung 10
kollektiv zu deaktivieren; diese Elemente müssen nicht notwendigerweise direkt
miteinander verbunden sein, wie zur der Übersichtlichkeit halber in Fig. 3 dargestellt.
-
Der Schaltkreis 30 wird vorzugsweise durch einen mit der ersten Busleitung
20 verbundenen Teilschaltkreis 22 gesteuert. Dadurch kann die zweite Busleitung unter der
Steuerung der ersten Busleitung 20 ein- und ausgeschaltet werden. Das Ein- und Ausschalten
des Schaltkreises 30 kann jedoch auch mit Hilfe einer zentralen Steuereinheit (nicht
abgebildet) oder eines manuell betätigten Schalters erfolgen.
-
Eine weitere Ausführungsform des Schaltkreises 30 ist so eingerichtet, dass
in Abhängigkeit von einem Steuersignal in einem Zwischenzustand ein reduzierter
Potentialpegel (zwischen dem Pegel des Potentials an der dritten Anschlussklemme V&sub2; und der
ersten Anschlussklemme V&sub0;) an die Gate-Elektrode des Transistors 16, die zweite
Busleitung 10 und die Versorgungseingänge 120, 140 der Teilschaltkreise 12, 14 angelegt wird.
Die Teilschaltkreise 12, 14 können so in einen energiesparenden Modus (möglicherweise
einen langsameren Modus) gebracht werden und weiterhin über die Busleitungen 10, 20 mit
den anderen Teilschaltkreisen 22, 24 kommunizieren.
-
Fig. 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der
Schaltung. Diese Figur gleicht Fig. 3 und die entsprechenden Elemente sind mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.
-
Zwischen der ersten Busleitung 20 und der zweiten Busleitung 10 ist eine
dritte Busleitung 44 eingefügt. Diese Busleitung 44 ist über den Kanal des Transistors 46
mit der ersten Busleitung 20 verbunden. Parallel zum genannten Kanal ist eine Diode 48
geschaltet. Über den Kanal des Transistors 46 ist die dritte Busleitung 44 mit der zweiten
Busleitung 10 verbunden. Über ein Widerstandselement R3 ist die dritte Busleitung 44 mit
einer vierten Anschlussklemme V3 gekoppelt.
-
Die Gate-Elektrode des Transistors 46 ist mit den Versorgungseingängen
220, 240 der Teilschaltkreise 22, 24 gekoppelt, die ihrerseits mit der ersten Busleitung 20
verbunden sind. Über das Widerstandselement R1 ist diese Gate-Elektrode außerdem mit
der ersten Busleitung 20 verbunden. Über ein erstes Schaltelement 42 ist die Gate-
Elektrode mit der zweiten Anschlussklemme V&sub1; verbunden.
-
Die mit der zweiten Busleitung 10 verbundenen Teilschaltkreise 12, 14
und/oder die mit der ersten Busleitung 20 verbundenen Teilschaltkreise 22, 24 können in
einen Zustand geringer (keiner) Leistungsaufnahme gebracht werden. Die mit Energie
versorgten Teilschaltkreise 12, 14, 22, 24 können untereinander kommunizieren. Dadurch wird
eine Beziehung zwischen den Potentialpegeln auf der ersten Busleitung 20 und der zweiten
Busleitung 10 auf der einen Seite und dem Potentialpegel auf der dritten Busleitung 44 auf
der anderen Seite hergestellt. Diese Beziehung ist analog zu derjenigen, die in Bezug auf
Fig. 1 beschrieben wurde und zwischen dem Potentialpegel auf der zweiten Busleitung 10
einerseits und dem auf der ersten Busleitung 20 andererseits besteht.
-
Darüber hinaus kann über Verbindungen, die analog zu derjenigen über den
Transistor 16 sind, eine beliebige Anzahl weiterer Busleitungen mit der dritten Busleitung
verbunden werden. Jede Busleitung kann dann zusammen mit den daran angeschlossenen
Teilschaltkreisen unabhängig von den anderen Busleitungen ein- oder ausgeschaltet
werden. Außerdem können weitere Busleitungen auf analoge Weise mit der ersten oder der
zweiten Busleitung verbunden werden.
-
Obwohl die Erfindung auf der Grundlage eines NMOS-Feldeffekt-
Transistors 16 beschrieben wurde, können statt dessen selbstverständlich auch andere
Transistortypen oder andere Schaltelemente im Rahmen dieser Erfindung verwendet werden. Es
reicht aus, dass das Schaltelement isolierend ist, wenn sich der Bus im rezessiven Zustand
befindet, und dass es leitend ist, wenn sich die Schaltung im dominanten Zustand befindet.
Als Widerstandselemente können beispielsweise Widerstände verwendet werden, jedoch
sind auch andere Mittel geeignet, die dafür sorgen, dass das Potential auf den Busleitungen
einen vorgegebenen Pegel annimmt, wenn keine dominante Ansteuerung vorhanden ist, wie
beispielsweise ein Lasttransistor.