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Hintergrund
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich allgemein auf Halbleitervorrichtungen und insbesondere auf
einen Halbleiter-Mikroprozessor oder Mikrocontroller mit einem Schutz
gegen niedrige Versorgungsspannung.
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Eine niedrige Versorgungsspannung
an einem Halbleiter-Mikrocontroller-Chip (einer Vorrichtung), das
heißt,
eine Versorgungsspannung, die unter den akzeptablen Minimalwert
oder Pegel fällt,
der zum richtigen Betrieb des Chips oder des Endsystems (d. h. zur
Vermeidung einer Fehlfunktion) nötig ist,
kann für
sensitive Anwendungen, wie zum Beispiel bei einem Automobil-Antiblockiersystem,
besonders schwerwiegend sein. Aus diesem Grund haben Mikrocontroller-Chips
typischerweise einen Unterspannungsschutz ("Brown-Out Protection"), d. h. einen Schutz nicht gegen einen
vollständigen
Energieverlust, sondern gegen eine Verringerung des Energieversorgungspegels,
die zur Verursachung einer Fehlfunktion der Schaltung des Systems
ausreicht. Anwendungen, die einen Unterspannungsschutz benötigen, sind
allgemein Systeme mit einer gesteuerten Energieversorgung, und nicht
batteriebetriebene Systeme.
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Theoretisch sollte ein Unterspannungsschutz
den Mikrocontroller-Chip oder das entsprechende System zu jeder
Zeit rücksetzen,
zu der VDD unter den akzeptablen Minimalwert
fällt.
Dieser Minimal-VDD-Wert wird jedoch von
der Betriebsfrequenz der Vorrichtung oder anderen Systemeinschränkungen
abhängen.
Zum Beispiel kann der kritische Wert (VDDmin)
bei einer Betriebsfrequenz von 20 MHz 4,0 V und bei einer Betriebsfrequenz
von 4 MHz nur 1,8 V sein.
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Aus diesem und anderen Gründen können Unterspannungsanforderungen
durch Marktüberlegungen
beeinflusst sein, d. h. bestimmte Anwendungen, in denen die Vorrichtung
eingesetzt werden soll. Anwendungen, die einen Unterspannungsschutz
benötigen,
fallen hauptsächlich
in eine Vielzahl von Anwendungskategorien, wie zum Beispiel Geräte, industrielle
Steuerungen und Automobilanwendungen. Betriebsfertige ("Plug-in") Geräte treffen
während Leitungsspannungsabsenkungen
auf Unterspannungssituationen. Periphere spannungsempfindliche Elemente
werden zu dieser Zeit eine Fehlfunktion aufweisen, auch wenn das
Gerät für seine
Hauptfunktion vielleicht nicht eingeschaltet ist. Bei Automobilelektroniken
treten Unterspannungssituationen auf, wenn die Zündung eingeschaltet ist. Zum
Beispiel kann ein Autoradio gerade dann durch den Zündschlüssel eingeschaltet
werden, während
der Anlassermotor läuft,
wodurch die Energieversorgung verringert wird. Die betroffene Vorrichtung
muss rückgesetzt
werden oder verbleibt sonst vielleicht in einem instabilen Zustand.
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Eine Unterspannung ist nicht auf
Niederspannungs-Batterieanwendungen anwendbar, bei denen Energieaufnahme,
Betriebsfrequenz und Rauschen relativ minimal sind.
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Die Unterspannung lässt sich
dann für
die Situation definieren, in der VDD auf
oder unter einen vorbestimmten Spannungspegelschwellenwert fällt. Da Mikrocontroller
mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten, ist es auch wichtig, eine
echte Unterspannung von einem normalen I/O-Schaltrauschen zu unterscheiden,
das bis zu 200 Nanosekunden (ns) dauern kann. Wenn unter den oben
genannten Umständen zum
Beispiel bei einer Versorgungsspannung von 5 V VDD länger als
200 ns unter einen Pegel von 4,0 V fällt, sollte eine Unterspannungserfassung
ein Rücksetzen
des Chips auslösen.
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Probleme entstehen jedoch in Situationen relativ
flacher Absenkungen der Versorgungsspannung unter den vorbestimmten
Spannungsschwellenpegel, ob als isolierte Abweichung oder eine Abfolge
leichter Abweichungen von VDD unter den Schwellenwert,
wonach es dann wieder über
diesen ansteigt. In diesen Fällen
leitet, ob es sich dabei um Rauschen, I/O-Schalten oder andere Leitungsstörungen handelt,
die Unterspannungserfassungsschaltung typischerweise beim ersten
Auftreten ein sofortiges Rücksetzen
des Mikrocontroller-Chips ein, und, wenn innerhalb eines bestimmten
Zeitraums kein Wiederholungsfall eintritt, wird der Betrieb des
Chips nach Verstreichen des bestimmten Zeitraums prompt wieder hergestellt.
Dies führt
natürlich
auch dann zu einer Störung
des Betriebs des Mikrocontrollers, wenn keine Rücksetzung notwendig ist. Wenn
VDD außerdem
auf die Auslösespannung
fällt und über einen
längeren
Zeitraum dort bleibt, kann es sein, dass die Schaltung oszilliert,
was einen entsprechend instabilen Betrieb mit sich bringt.
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EP
0 563 924 beschreibt eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern
einer Zentraleinheit (CPU) bei einem plötzlichen Spannungsabfall mit
einer ersten Erfassungsschaltung zum Erfassen, wenn eine Versorgungsspannung
unter einen ersten Schwellenwert fällt. Ein Wartesignal wird an
die CPU geliefert, das die CPU von einem Betriebsstatus in einen
Wartestatus versetzt, und ein Ausgleichskondensator wird entladen,
der den Abfall ausgleicht. Eine zweite Erfassungsschaltung wird
dazu verwendet zu erfassen, wenn die Versorgungsspannung unter einen zweiten
niedrigeren Schwellenwert fällt,
wobei die CPU rückgesetzt
wird, wenn dieses Ereignis eintritt.
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Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Unterspannungs-Erfassungsschaltung
vorzusehen, welche das Wesen von Versorgungsspannungsabsenkungen
analysieren und vorbestimmte Kriterien und eine Hysterese anwenden kann,
um jedes Mal, da die Versorgungsspannung unter einen Schwellenwert
fällt,
festzustellen, ob eine Rücksetzung
eingeleitet werden soll oder nicht.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Idealerweise sollte bei Mikrocontrolleranwendungen
ein Unterspannungsschutz den Mikrocontroller immer dann rücksetzen,
wenn die Versorgungsspannung unter einen vorbestimmen Wert fällt. Ein
Unterspannungsschutz ist typischerweise auf Anwendungen anzuwenden,
bei denen ein Mikrocontroller mit einer gesteuerten Energieversorgung
und nicht mit einer Batterie verwendet wird, so dass der interessierende
Spannungsbereich die Versorgungssystemspannung +/– einem
Deltawert ist.
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Die vorliegende Erfindung verwendet
eine in drei Abschnitte unterteilte, in CMOS-Technik hergestellte
Unterspannungserfassungs- und -korrekturschaltung als Teil eines
Mikrocontroller-Chips. Ein Abschnitt der Unterspannungsschaltung
ist eine Spannungsreferenzschaltung, die eine präzise Spannungsreferenz liefert.
Ein zweiter Abschnitt der Schaltung ist eine zweifache Komparatorschaltung, deren
eines Eingangssignal die Spannungsreferenz und deren anderes Eingangssignal
ein gefilterter Energieversorgungsabtastpegel ist. Die doppelte
Komparatorschaltung ist für
die Schaltungshysterese verantwortlich und verhindert, dass die
Schaltung oszilliert. Der dritte Abschnitt umfasst einen Signalfilter- und
Versorgungs-Nachführmechanismus,
der zum Abtasten des Versorgungspegels und dafür verwendet wird festzustellen,
ob die Unterspannung derart ist, dass ein Rücksetzen (Reset) durchzuführen ist.
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Erfindungsgemäß weist dieser letzte Abschnitt
der Unterspannungsschaltung einen eingebauten Sensor auf, der zum
Herausfiltern der Tiefe der VDD-Spitzen
mit der Frequenz dient. Wenn eine Spitze unter dem vorbestimmten
Schwellenpegel und sehr tief ist, verursacht die Unterspannungsschaltung,
dass der Chip sofort rückgesetzt
wird, was in Abhängigkeit
vom Einschalt-Zeitgeber-Ablaufintervall geschieht. Wenn auf der
anderen Seite eine Spitze relativ flach ist oder mit einer sehr
hohen Frequenz auftritt, wird die Unterspannungsschaltung langsamer
reagieren und folglich den Chip vielleicht gar nicht rücksetzen.
Dies ist in einer Anwendung höchst wünschenswert,
weil dadurch ein Rücksetzen
der Vorrichtung aufgrund von Rauschen oder lediglich einer anderen
kleinen Störung
ausgeschlossen wird. Im Wesentlichen filtert die Schaltung normales
Rauschen heraus, reagiert jedoch schnell zum Auslösen einer
Rücksetzung,
wenn eine echte Unterspannungssituation erfasst wird.
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Wenn sich die Schaltung einmal im
Rücksetzzustand
befindet, verwendet die Schaltung eine Hysterese zum Ausschließen von
Oszillationen und hält
die Vorrichtung im Rücksetzzustand,
bis die Energieversorgung zu einem normalen Betriebsspannungspegel
zurückkehrt,
zu welcher Zeit dann ein Einschaltungszeitgeber aufgerufen wird,
um den Rücksetzzustand über ein
festes Zeitintervall beizubehalten. Die Hysterese hilft dem zweifachen
Komparator wesentlich bei der Unterscheidung eines echten Unterspannungsereignisses
von normalem Rauschen oder anderen kleinen Störungen und wird durch eine
zweifache Abtastung der Energieversorgung und durch die Feststellung
eines Paares von Auslösepunkten
zum Vergleich mit Abweichungen des Versorgungsspannungspegels erzielt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Mikrocontrollervorrichtung in einem Halbleiter-IC-Schaltungschip
zum Steuern eines externen Systems hergestellt, mit dem die Vorrichtung
in einer Schaltung zu installieren ist. Der Mikrocontroller enthält eine
Zentraleinheit (CPU), einen Programmspeicher zum Speichern durch
die CPU umzusetzender Programmbefehle, einen Datenspeicher zum Speichern
von Daten, welche Daten enthalten, die sich auf Parameter des externen
Systems beziehen, das durch den Betrieb der CPU gemäß den Befehlen
zu steuern ist, und verschiedene Peripheriegeräte. Eine Unterspannungsschutzschaltung überwacht
die Chip-Versorgungsspannungspegel im Verhältnis zu einem Massereferenzpegel
und verursacht das Rücksetzen
der Vorrichtung, um sie im Fall einer Verringerung der Differenz
zwischen den Pegeln der Versorgungsspannung und der Massereferenz
auf einen Wert, der kleiner als ein vorbestimmter Betriebsspannungsschwellenpegel
ist, gegen Fehlfunktionen zu schützen.
Das Rücksetzen
veranlasst, dass der Betrieb der Vorrichtung eingestellt wird, während der
Status Quo der Implementierung der Programmbefehle durch die CPU
und im Datenspeicher gespeicherter Daten so beibehalten wird, wie
er zum Zeitpunkt des Auftretens des Rücksetzens war.
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Unterscheidungsmittel der Unterspannungsschutzschaltung
unterscheiden zwischen einer Verringerung der genannten Spannungsdifferenz,
die ein Unterspannungsereignis repräsentiert, das ein Rücksetzen
der Vorrichtung rechtfertigt, und einer Verringerung, die eine lediglich
vorübergehende Spannungsschwankung
repräsentiert,
die im Betrieb der Vorrichtung üblicherweise
auftritt und das Aufrufen einer Rücksetzung der Vorrichtung nicht
rechtfertigt. Folglich werden sowohl Fehlfunktionen als auch unnötige Rücksetzungen
der Geräts
während
der Durchführung
seiner Steuerungsfunktion am externen System vermieden. Die Unterscheidungsmittel enthalten
Filtermittel zum verzögerten
Ansprechen der Unterspannungsschutzschaltung auf jede Verringerung,
welche die üblicherweise
auftretenden vorübergehenden
Spannungsschwankungen repräsentiert,
um so die vorübergehende
Spannungsschwankung abklingen zu lassen, bevor der normale Vorrichtungs-Betriebsspannungspegel
wieder hergestellt wird.
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Die Filtermittel enthalten Abtastfilter,
die von der Chip-Versorgungsspannung ein Paar Abtastwerte ableiten,
um in Reaktion auf Versorgungsspannungsfluktuationen im Verhältnis zum
niedrigeren der Abtastwerte zu entscheiden, wann ein Rücksetzen aufgerufen
werden sollte, und in Reaktion auf Versorgungsspannungsfluktuationen
im Verhältnis
zum höheren
der Abtastwerte zu entscheiden, wann das aufgerufene Rücksetzen
beendet werden sollte. Die zweifache Abtastung sieht auch Hysteresemittel
vor, die an die Abtastfilter angeschlossen und so ausgelegt sind,
dass sie auf einen Wert eingestellt werden, der sich auf das Paar
Abtastwerte bezieht, um Oszillationen in der Schaltungsantwort zu
entfernen. Ein Einschaltzeitgeber reagiert auf eine Versorgungsspannungsfluktuation
zu einem zweiten Zeitpunkt, bei dem der andere Abtastwert feststellt,
wann eine Rücksetzung
beendet werden sollte, um die Vorrichtung über ein vorbestimmtes Zeitintervall
im Rücksetzzustand
zu halten, und stellt danach den Vorrichtungsbetrieb an einem Punkt
wieder her, der dem Status Quo entspricht, zu dem die Rücksetzung
ursprünglich
aufgerufen wurde.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die obigen und noch weitere Aufgaben, Merkmale,
Aspekte und damit einhergehende Vorteile der Erfindung werden aus
einer Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung der derzeit
in Betracht gezogenen besten Art der praktischen Umsetzung der Erfindung
anhand einer bevorzugten Ausführungsform
ersichtlich, die zusammen mit den begleitenden Zeichnungen vorgestellt
wird. Es zeigt:
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1 ein
vereinfachtes Blockdiagramm eines Mikrocontrollerchips mit bestimmten
Peripheriekomponenten, die einen Unterspannungsdetektor mit einschließen,
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2 ein
vereinfachtes Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Unterspannungs-Erfassungsschaltung
zur Verwendung im Mikrocontroller von 1,
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3A und 3B Kurvendarstellungen, die den
internen Betrieb der Energieüberwachungsschaltung
in der Mikrocontrollervorrichtung von 1 veranschaulichen,
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4 eine
Kurvendarstellung, die einen tiefen VDD-Abfall
und ein sofortiges Rücksetzen
zeigt,
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5A und 5B ein vereinfachtes Blockdiagramm
bzw. ein etwas detaillierteres Schaltbild eines Signalfilters und
einer Abtastschaltung, die im erfindungsgemäßen Unterspannungsdetektor
verwendet werden,
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6 eine
Kurvendarstellung, die ein normales Masserauschen ohne Rücksetzung
veranschaulicht, und
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7 eine
Kurvendarstellung, die veranschaulicht, wie eine Erhöhung des
Massereferenzpegels eine Rücksetzung
verursacht.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und Verfahren
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In 1 enthält eine
beispielhafte Mikrocontrollervorrichtung, welche die Prinzipien
eines Unterspannungsschutzes gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet, eine Zentraleinheit (CPU) 10, einen Programmspeicher 12,
einen Datenspeicher 13 und verschiedene als Block 15 gezeigte
Peripheriegeräte.
Energie wird dem System von einer mit VDD bezeichneten
Quelle zugeführt.
Eine Energieüberwachungseinrichtung 16,
bzw. ein Unterspannungsdetektor, ist an die Energieversorgung angeschlossen, um
den momentanen Pegel von VDD zu beurteilen und,
wenn dieser unter einen vorbestimmten akzeptablen Minimalwert fällt, die
Situation zu erfassen und danach die Vorrichtung rückzusetzen.
Wie jedoch schon dargelegt, hängt
der Pegel von VDD teilweise von der Frequenz
der I/O-Schaltcharakteristiken der Vorrichtung ab.
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Die Energieüberwachungsvorrichtung 16 ist daher
so ausgelegt, dass sie auf eine Situation reagiert, in der VDD über
ein vorbestimmtes Zeitintervall unter den bezeichneten akzeptablen
Minimalwert fällt,
wobei das Zeitintervall von normal akzeptablen Rauschfrequenzen
abhängt.
Auch wenn die Unterspannungserfassung den Chip unter diesen Umständen rücksetzen
sollte, ist es wichtig, eine Rücksetzung
dann zu vermeiden, wenn Störungen
von VDD, die Rauschen oder UO-Schaltungsvorgängen zuzuschreiben
sind, die den Spannungspegel momentan unter den Schwellenwert und
dann gleich wieder auf oder über
den Schwellenwert treiben. Die Energieüberwachungseinrichtung ist
insbesondere so konstruiert, dass sie ein Rücksetzen der Mikrocontrollervorrichtung
verzögert,
die eine unnötige
Störung
oder Instabilität
des Systembetriebs verursachen könnte.
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Wie in 2 gezeigt,
ist die Energieüberwachungseinrichtung
eine Unterspannungserfassungs- und -korrekturschaltung, die drei
Abschnitte umfasst, von denen einer ein präziser Spannungsreferenzgenerator 20 ist.
Die präzise
Referenzspannung wird auf ein stabiles Spannungsausgangssignal eingestellt,
das an eine Komparatorschaltung 21 angelegt wird. Der Komparator
und zugehörige Logikschaltungen
sind so konstruiert, dass sie zu jeder bestimmten Zeit das präzise Referenzspannungsausgangssignal des
Generators 20 mit einer entzerrten Abtastung des momentanen
Pegels von VDD vergleichen. Der Vergleich
muss jedoch in einer Weise geschehen, die die genannten unnötigen und
potentiell Fehler verursachenden Störungen oder Oszillationen des
Systembetriebs nicht auslöst.
Dies ist besonders in Anwendungen wichtig, bei denen aus einer solchen
Störung
oder Instabilität
ein Personen- oder Sachschaden entstehen kann, wie zum Beispiel
bei Antiblockiersystemen (ABS) in Automobilen.
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Eine Energieabtastungs- und -filterschaltung 23 wird
zum Messen und periodischen Abtasten des VDD-Pegels,
jedoch auch zum Herausfiltern von Spitzen verwendet, die VDD unter den Referenzpegel bringen, und zum
Durchführen
der Filterfunktion gemäß den UO-Schaltungsfrequenzcharakteristiken des
Mikrocontrollervorrichtungsbetriebs. Wenn im Betrieb ein tiefes
Abfallen (negative Spitze) von VDD in einer
Spannungsabtastung auftritt, reagiert die Komparatorlogik von Schaltung 21 auf
die Abweichung von der Referenzspannung zum Rücksetzen des Mikrocontrollers
mit einem Ausgangssignal R1 auf der Grundlage zweier Abtastspannungen
V1 und V2 aus der Schaltung 23. Eine Schaltung 24,
an die das Ausgangssignal R1 angelegt wird, enthält einen Einschaltzeitgeber
mit einem Zeitablaufintervall, das in zur Systemstabilisierung notwendiger
Weise ausgewählt
wurde. In Fällen,
bei denen nur eine flache Spitze oder eine Reihe von Spitzen, die
mit einer hohen Frequenz (im Verhältnis zu den Mikrocontroller-I/O-Schaltcharakteristiken)
auftreten, erfasst wird, erzeugt die durch die Schaltung 23 durchgeführte Filterungsfunktion
eine variabel langsamere Reaktion der Spannungen V1 und V2, so dass
das Auslösen des
Rücksetzens
viel weniger wahrscheinlich ist, als wenn plötzliche tiefe Spitzen auftreten.
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Eine Anzahl von Beispielen dieses
Betriebs sind in den 3A und 3B gezeigt. Zum Oszillationsschutz
wird ein Erfassungsbereich ausgewählt, der einen oberen und einen
unteren Spannungsschwellenwert V1 bzw. V2 hat, was auf der Grundlage
einer Deltadifferenz von einem Schwellenwert geschieht, der um eine
bestimmte Spannung gegenüber
dem normalen Spannungspegel VDD verschoben
ist. Eine Referenzspannung VRef wird als Vergleichswert verwendet.
Für eine
Versorgungsspannung von SV kann ein erlaubter Abfall zum Beispiel
0,1 V mit einem Deltawert von +/– 0,2 V sein. V1 wird dann
so ausgewählt,
dass sie VRef kreuzt, wenn VDD = 4,2 V ist,
und V2 wird so ausgewählt,
dass sie VRef kreuzt, wenn VDD = 3,8 V ist.
Auf der Grundlage normaler Hochfrequenz-Rauschcharakteristiken für einen
Mikrocontroller wird das vorbestimmte Verzögerungszeitintervall von 200
ns zum Einleiten einer Rücksetzung
des Chips durch das Filter von der Zeit, da VDD unter
VRef fällt,
bis zur Zeit, da V 1 unter VRef fällt, angewendet.
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Dann wird der Chip in den Rücksetzzustand versetzt
und dort gehalten, bis VDD zu einem Pegel zurückkehrt,
der eine Wiederherstellung der Energie anzeigt. An diesem Punkt
wird der Einschaltungszeitgeber der Unterspannungserfassungsschaltung
aufgerufen, um den Chip über
ein Zeitintervall von 72 ms im Rücksetzzustand
zu halten. Beim Beispiel von 3A wird
dieses Ereignis vom Zeitpunkt an gemessen, da VDD einen
Pegel erreicht, bei dem V2 wieder VRef übersteigt.
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Auf der anderen Seite zeigt das Beispiel
von 3B, dass die vom
Filter eingeführte
V1/V2-Verzögerung
dazu führt,
dass schnell vorübergehende Störungen ignoriert
werden. In diesem Fall wird der Chip nicht rückgesetzt.
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Unter den in 4 gezeigten Umständen führt eine relativ tiefe Spitze
in VDD zu einem sofortigen Rücksetzen
des Mikrocontrollerchips. Der Rücksetzzustand
wird dann über
ein Zeitablaufintervall von 72 ms aufrecht erhalten, nachdem die
Energie auf einen Pegel wieder hergestellt wurde, der demjenigen
in 3A entspricht, wobei
V2 über
VRef liegt.
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Das Filternetz der Abtast- und Filterschaltung 23 ist
in Blockdiagrammform in 5A gezeigt. Ein
Paar Versorgungsfilter 30 und 31 liefern die Pegel V1
bzw. V2 an die Komparatorschaltung 21 (2). Die VDD-Versorgungsspannung
im Verhältnis
zum Massereferenzpegel wird vom Versorgungsfilter 30 dazu
verwendet, den Spannungspegel V1 zu erzeugen, und ein weiterer Spannungspegel
V2 wird von der Kombination des Versorgungsfilters 31 und
eines Hysteresefilters 33 erzeugt. Im Schaltplan von 5B wird die Spannung V 1
zwischen elektrischen Widerständen 36 und 37 aus
drei Widerständen
(der dritte ist Widerstand 38) abgegriffen, die in Reihe
zwischen VDD und Masse geschaltet sind,
und ein Schaltungsknoten des Hysteresefilters ist bei einer Kapazitanz 39 an
Masse angeschlossen. Der Spannungspegel V2 wird von einem Knoten
zwischen Widerständen 37 und 38 abgegriffen,
von denen eine weitere Kapazitanz 40 des Hysteresefilters
an Masse angeschlossen ist. Die Schaltungen, in denen die beiden
Kapazitanzen angeordnet sind, umfassen ein Paar angepasster RC-Filter.
So ist ersichtlich, dass die Spannungen V1 und V2 mit jeder Fluktuation
von VDD variieren.
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Da der Unterspannungsdetektor (die
Energieüberwachungseinrichtung) 16 die
Energieversorgung VDD überwacht, überwacht sie auch automatisch
den Massereferenzpegel, da Spannungen immer zwischen zwei Knoten
gemessen werden. Dies kann unerwünscht
sein, weil ein normales Masserauschen zu einer Rücksetzung der Mikrocontrollervorrichtung
führen
kann, doch verhindert die Abtast- und Filterschaltung 23 dies,
da die an Masse angeschlossenen angepassten RC-Filter unter anderem
dazu dienen, das normale Masserauschen herauszufiltern. Daher wird
der gleiche Filterungsmechanismus für die Masseseite verwendet,
wie er für
die Versorgungsseite verwendet wird (d. h. die Schaltung von 5A (oder 5B)
wirkt sich auf beide Seiten gleich aus), so dass der Massepegel
ebenfalls abgetastet wird und den Chip nur dann rücksetzen
darf, wenn die Pegeldifferenz zwischen VDD und
Masse kleiner als die Auslösespannung
ist, die eine Rücksetzung auslösen würde (d.
h. wenn VDD – Masse = Vbo,
wobei Vbo die Unterspannung ist).
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6 veranschaulicht
die Situation, bei der ein normales Masserauschen auftritt, da jedoch
die Differenz zwischen VDD und Masse nicht
kleiner als Vbo ist, wird keine Rücksetzung
durchgeführt.
In 7 dagegen ist ein
Punkt erreicht, bei dem ihre Differenz gleich (und schließlich kleiner
als) die Auslösespannung
wird, und an diesem Punkt tritt ein Rücksetzzustand auf.
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Wenn der Mikrocontrollerchip im Rücksetzzustand
ist, wirkt die Schaltung von 5A dank
des Hysteresefilters 33 zum Dämpfen von Oszillationen und
zum Halten des Chips im Rücksetzzustand,
bis VDD zu ihrem normalen Betriebspegel
zurückgekehrt ist
(d. h. VDD – Masse > Vbo). An diesem
Punkt wird der Einschaltzeitgeber 24 (2) in der Unterspannungserfassungsschaltung
aufgerufen, um sein festes Zeitablaufintervall einzuleiten, um den
Mikrocontroller im Rücksetzzustand
zu halten. Wenn dieses Intervall abläuft (d. h. der Einschaltzeitgeber
abläuft), wird
der Chip aus dem Rücksetzzustand
geholt. Auf diese Weise dient die Anwendung einer Hysterese zur
Unterscheidung zwischen dem Auftreten eines echten Unterspannungsereignisses
und dem Auftreten normalen Rauschens oder von vorübergehenden Schaltereignissen
in der Energieversorgung (oder Massereferenz).
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Die Hysterese wird aus einer Abtastung
von VDD durch zwei Versorgungsfilter erhalten,
die Auslösepunkte
zum Einleiten eines internen Rücksetzens (wenn
VDD so weit fällt, dass V1 < VRef ist) und zum Einleiten
des Einschaltzeitgeberintervalls (wenn VDD so
weit steigt, dass V2 > VRef
ist) erzeugt. Folglich verhalten sich die Auslösepunkte wie V1 > Vbo > V2. In der veranschaulichenden
Ausführungsform
der Erfindung kann, wenn die Unterspannung Vbo ungefähr 4,0 V
ist, der Hysteresepegel (der nicht größer als V2 – V1 ist) ungefähr einen
Wert von beispielsweise 0,1 V haben.
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Auch wenn die beste Art der praktischen
Umsetzung der Erfindung anhand einer derzeit bevorzugten Ausführungsform
und eines entsprechenden Verfahrens beschrieben wurde, wird es dem
Fachmann auf dem entsprechenden Gebiet ersichtlich sein, dass Variationen
und Modifikationen ohne Weiteres vorgenommen werden können, ohne
dass dadurch vom wahren Umfang der Erfindung abgewichen wird. Es
ist demnach beabsichtigt, dass die Erfindung nur durch die nachfolgenden
Ansprüche
und die betreffenden Regelungen der anwendbaren Gesetze eingeschränkt ist.