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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Spannungsüberwachungsschaltung zum Überwachen
der Spannung, die zum Schreiben von Daten in einen oder zum Löschen dieser
aus einem Halbleiterspeicher verwendet wird, und insbesondere eine
Spannungsüberwachungsschaltung,
die für
einen Halbleiterspeicher bestimmt ist, der in eine Speicherkarte oder
dergleichen eingebunden ist.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Karten,
auf denen Informationen aufgezeichnet werden können, werden in zahlreichen
Gebieten verwendet. Die Karten stehen als Magnetkarten zum Aufbewahren
der erforderlichen Informationen in Form von magnetischen Informationen
oder als Speicherkarten, die ausgebildet sind, um erforderliche
Informationen in Halbleiterspeichern zu speichern, zur Verfügung. Zwei
Typen von Speicherkarten sind verfügbar: ein Typ weist einen eingebauten
Halbleiterspeicher auf, und der andere Typ verfügt über einen eingebundenen Programmspeicher
oder dergleichen zum Implementieren erforderlicher Verarbeitungen durch
Zugreifen auf eine Zentraleinheit oder anderer gewünschter
Verarbeitungen, wobei letzterer Typ als IC-Karte bekannt ist. Zu
Halbleitervorrichtungen, die in die Speicherkarten eingebaut sind,
zählen
dynamische Random Access Memories oder statische Random Access Memories,
welche Lesen und Schreiben ermöglichen
(in weiterer Folge als „RAM" bezeichnet), elektrisch
löschbare
und programmierbare Nur-Lese-Speicher (in der Folge als „EEPROM" bezeichnet) und
Flash-Speicher, welche das Löschen
in Blockgrößen gestatten.
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Im
Allgemeinen wird, wenn ein Benutzer einer Speicherkarte versucht,
die Speicherkarte zu verwenden, die persönliche Identifikationszahl
des Benutzers überprüft, um sicherzustellen,
dass die Person, welche versucht, diese zu benutzen, der berechtigte
Benutzer der Speicherkarte ist. Zwei Typen von IC-Karte stehen zur
Verfügung:
bei einem Typ von IC-Karte wird die persönliche Identifikationszahl
auf der Kartenleser-/-schreiber-Seite oder der Host-Seite überprüft; beim
anderen Typ wird die Überprüfung in der
IC-Karte durchgeführt. In
der Folge wird ein Beispiel für
den Überprüfungsvorgang
beschrieben, der auf den Typ von IC-Karte angewandt wird, welcher ausgebildet
ist, um die persönliche
Identifikationszahl in der IC-Karte zu überprüfen.
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Zunächst wird
eine persönliche
Identifikationszahl über
eine Eingabeschaltung eingegeben, welche an der Oberfläche eines
Kartenmediums der IC-Karte vorgesehen ist. Die eingegebene persönliche Identifikationszahl
wird durch Vergleich mit der persönlichen Identifikationszahl,
welche im Vorhinein auf der IC-Karte gespeichert wurde, überprüft. Ergibt das
Resultat der Überprüfung eine Übereinstimmung,
so darf mit der Benutzung der IC-Karte zur nachfolgenden Verarbeitung
fortgefahren werden, beispielsweise dem Verweisen auf eine Transaktionsgeschichte
oder andere Informationen, welche bereits auf der IC-Karte gespeichert
wurden. Ergibt das Resultat der Überprüfung eine
Nichtübereinstimmung,
so wird die persönliche
Identifikationszahl neuerlich eingegeben, um die Überprüfung zu
wiederholen. Ergibt das Resultat der Überprüfung eine vorgegebene Anzahl
von Malen, beispielsweise drei aufeinanderfolgende Male, eine Nichtübereinstimmung,
so wird die nachfolgende Verarbeitung der IC-Karte gesperrt und die Benutzung der
IC-Karte selbst wird zugleich verhindert. Die bei der Überprüfung anfallende
Anzahl von Nichtübereinstimmungen wird
in einem eingebauten Halbleiterspeicher gespeichert und aktualisiert,
da der Fehlerzählwert
jedes Mal erhöht
wird, wenn das Resultat der Überprüfung die
Nichtübereinstimmung
anzeigt. Wenn folglich der Fehlerzählwert den vorgegebenen Wert,
z.B. drei, erreicht, wird die Benutzung der IC-Karte selbst verhindert.
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Um
die persönliche
Identifikationszahl für
die IC-Karte durch Verwendung des Kartenlesers/-schreibers zu überprüfen, wird
die IC-Karte in den Kartenleser/-schreiber eingeführt und
die persönliche
Identifikationszahl über
die Eingabeschaltung, welche auf dem Kartenleser/-schreiber vorgesehen
ist, eingegeben. Der Rest des Vorgangs entspricht dem oben genannten.
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Eine
derartige Funktion verhindert die unbefugte Benutzung einer IC-Karte,
in deren Besitz ein Dritter gelangt ist, der durch Diebstahl oder
dergleichen in den Besitz der IC-Karte
gelangt ist, es sei denn, der Dritte kennt die autorisierte persönliche Identifikationszahl
der IC-Karte. Die persönliche Identifikationszahl
setzt sich beispielsweise aus einer Kombination aus mehreren Zeichen
oder Ziffern zusammen, so dass sie nicht innerhalb einer vorgegebenen
Anzahl von Versuchen erraten werden kann. Dadurch bleibt die Sicherheit
von IC-Karten gewahrt.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird der Fehlerzählwert in den in die IC-Karte
eingebauten Halbleiterspeicher geschrieben. Beispielsweise ist,
um Daten auf die IC-Karte zu schreiben oder daraus zu löschen, eine
Spannung, z.B. eine Hochspannung von etwa 20 Volt für ein FEPROM,
erforderlich. Ist die Zufuhr einer derartigen Spannung zum Halbleiterspeicher
auf Grund der Beschädigung
einer Quelle, welche die Spannung erzeugt, die zum Schreiben oder Löschen erforderlich
ist, oder auf Grund von getrennten Leitungen zum Zuführen der
Spannung, die zum Schreiben in den oder Löschen aus dem Halbleiterspeicher
erforderlich ist, unterbunden, dann ist das Schreiben oder Löschen des
Fehlerzählwerts
deaktiviert. Die gilt nicht nur für die IC-Karten, sondern auch für die Speicherkarten,
welche eingebaute Halbleiterspeicher aufweisen, die eine derartige
spezielle Spannung erfordern.
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Wenn
ein unbefugter Dritter versucht, persönliche Identifikationszahlen
einzugeben, um eine Karte zu benutzen, welche umgearbeitet wurde,
so dass die Zufuhr der Spannung, die zum Schreiben in einen oder
Löschen
aus einem Halbleiterspeicher erforderlich ist, deaktiviert ist,
dann wird der Fehlerzählwert
nicht mehr in den Halbleiterspeicher geschrieben oder darin aktualisiert.
Dadurch kann die Überprüfung einer
persönlichen
Identifikationszahl eine Anzahl von Malen über eine vorgegebene Anzahl
hinaus erfolgen. Dies war nun insofern problematisch, als ein Dritter
letztendlich eine richtige persönliche Identifikationszahl
herausfinden kann und die unbefugte Benutzung einer IC-Karte oder einer
Speicherkarte zugelassen wird.
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FR-A-2745415
offenbart eine Spannungsüberwachungsschaltung
zum Überwachen
einer gewünschten
Spannung, umfassend eine Detektorschaltung, welche detektiert, ob
die Spannung, die als die gewünschte
Spannung zum Schreiben von Daten in einen oder Löschen dieser aus einem Halbleiterspeicher
verwendet wird, eine zulässige
Spannung ist, und ein Steuersignal zum Steuern des Betriebs peripherer
Schaltungen als Resultat einer Detektion ausgibt.
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FR-A-2749698
offenbart eine Schaltung mit einem EEPROM-Speicher, der durch eine Hochspannung
Vpp in einem Bereich von 15-20V aktiviert werden kann. Eine Logikschaltung
stellt ein Aktivierungssignal ACTVPP bereit. Die Spannung muss über 4-5
ms aufrechterhalten werden, um die Ladung zu übertragen. Die Schaltung vermeidet
eine Fehlfunktion von Karten oder elektronischen Etiketten.
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US-A-4,758718
offenbart eine hochgradig sichere und wiederbeschreibbare IC-Karte,
die einen Mikroprozessor, einen Speicher und eine Tastatur aufweist.
Der Mikroprozessor steuert einen Passwortregistrierungsvorgang und
registriert das Passwort, welches über die Tastatur in dem Passwort registrierungsbereich
eingegeben wird. Aufgabe dieses Dokuments ist es, eine IC-Karte
bereitzustellen, welche ein Sicherheitsproblem löst, welche es dem Eigentümer einer
Karte ermöglicht,
ein Passwort zu registrieren, ohne dass dieses einer anderen Person bekannt
ist, welche es dem Eigentümer
einer Karte ermöglicht,
das Passwort zu ändern,
ohne dass es einer anderen Person bekannt ist, und welche die unbefugte
Benutzung durch andere Personen verhindern kann.
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DE 19 506 921A offenbart ein
Verfahren zum Durchführen
des Vergleichs von Geheimcodes für die
Identifikation von Benutzern in Verbindung mit mikroprozessorgestützten portablen
Datenträgern,
welche einen EEPROM-Speicher und ein Dateneingabe- und ein Datenausgabe-Terminal
zur Kommunikation mit dem portablen Datenträger aufweisen. Der Datenträger wird
nach einer vollen vorgegebenen Anzahl von Fehlversuchen, auf die
Daten zuzugreifen, gesperrt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spannungsüberwachungsschaltung
bereitzustellen, welche das rasche Erkennen des Ausfalls der Zufuhr
einer Spannung, die zum Schreiben von Daten in einen oder Löschen dieser
aus einem Halbleiterspeicher erforderlich ist, ermöglicht,
während
im Besonderen ein exakter Betrieb in der Spannungsüberwachungsschaltung
erreicht wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Spannungsüberwachungsschaltung auf
eine Speicherkarte anzuwenden, um dadurch die Sicherheit auch dann
zu wahren, wenn eine Speicherkarte umgearbeitet wurde, um die Zufuhr
einer Spannung, die zum Schreiben von Daten in einen oder Löschen von
Daten aus einem Halbleiterspeicher erforderlich ist, zu deaktivieren.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Zum
Lösen der
oben genannten Aufgaben wird eine Spannungsüberwachungsschaltung nach Anspruch
1 vorgeschlagen.
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Zu
diesem Zweck wird gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Spannungsüberwachungsschaltung zum Überwachen
einer gewünschten
Spannung bereitgestellt, wobei die Spannungsüberwachungsschaltung eine Detektorschaltung
aufweist, welche detektiert, ob die Spannung, die zum Schreiben
von Daten in einen oder Löschen
dieser aus einem Halbleiterspeicher verwendet wird, eine zulässige Spannung
ist, und ein Steuersignal zum Steuern des Betriebs peripherer Schaltungen
als Resultat einer Detektion ausgibt.
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Die
Detektorschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann eine Vergleicherschaltung, die eine Spannung gemäß der gewünschten
Spannung mit einer Referenzspannung vergleicht und ein Signal ausgibt,
welches das Resultat des Vergleichs anzeigt, und eine Halteschaltung,
die ein Ausgangssignal von der Vergleicherschaltung hält und ein
Signal basierend auf dem Ausgangssignal als Steuersignal ausgibt,
aufweisen.
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Der
Halbleiterspeicher gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein nicht-flüchtiger
Speicher, der zum Schreiben und Löschen eine Hochspannung verwendet,
welche höher
als die Leitungsspannung ist; und die Detektorschaltung kann eine
Spannungsteilerschaltung aufweisen, welche die zugeführte Hochspannung
teilt, um die Spannung, welche durch die Spannungsteilerschaltung
geteilt wurde, durch die Vergleicherschaltung mit der Referenzspannung zu
vergleichen.
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Die
Detektorschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann eine Niveauänderungsschaltung aufweisen,
welche das Niveau eines Aktivierungssignals, das einer Leitungsspannung
entspricht, auf ein Hochspannungsniveau entsprechend einer extern erzeugten
Hochspannung ändert
und die Hochspannung zuführt,
nachdem die Niveauänderung
einer Spannungsteilerschaltung zugeführt wurde.
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Ferner
sind bei der Speicherkarte, welche die Spannungsüberwachungsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung einbindet, die Daten, welche in einen Teil des Halbleiterspeichers
geschrieben oder daraus gelöscht
werden, die Anzahl von Malen, wie oft eine persönliche Identifikationszahl überprüft wird;
das Überprüfen der
persönlichen
Identifikationszahl wird gemäß einem
ersten Programm durchgeführt,
welches in einem Halbleiterspeicher zum Speichern von Programmen
gespeichert ist, der unabhängig
von dem Halbleiterspeicher vorgesehen ist, und das Aktivierungssignal
wird gemäß einem
zweiten Programm erzeugt, welches im Halbleiterspeicher zum Speichern
von Programmen gespeichert ist.
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Im
Halbleiterspeicher zum Speichern von Programmen auf der Speicherkarte
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind das erste Programm, das zweite Programm und ein drittes
Programm zum Durchführen
der Verarbeitung eines Zugriffs auf einen Bereich des Halbleiterspeichers,
wo die Anzahl von Überprüfungen einer
persönlichen
Identifikationszahl eingeschrieben oder gelöscht wird, in einer verstreuten
Weise gespeichert. Das zweite Programm wird entsprechend einem Befehl
ausgeführt, der
von dem ersten Programm gegeben wird, und das dritte Programm wird
durch einen Befehl ausgeführt,
der von dem zweiten Programm gegeben wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Schaltbild einer Spannungsüberwachungsschaltung
(10) in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
ein Zeitdiagramm, welches den Betrieb der Spannungsüberwachungsschaltung
(10) bei der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt;
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3 ist
ein Flussdiagramm, welches den Überprüfungsvorgang
einer persönlichen
Identifikationszahl in einer IC-Karte
darstellt;
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4 ist
ein Schaltbild einer Spannungsüberwachungsschaltung
(20) bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung; und
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5 ist
ein Diagramm, welches ein Programm darstellt, das in einem Halbleiterspeicher
(9) zum Speichern von Programmen bei der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gespeichert ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Spannungsüberwachungsschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird in Zusammenschau mit den beiliegenden Zeichnungen
ausführlich erläutert. 1 ist
ein Schaltplan einer Spannungsüberwachungsschaltung 10 in
einer ersten Ausführungsform.
Eine IC-Karte wird als die Ausführungsform
verwendet; folglich wird davon ausgegangen, dass die in 1 dargestellte
Spannungsüberwachungsschaltung 10 und
deren periphere Schaltungen in der IC-Karte eingebunden sind.
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Wie
aus 1 hervorgeht, sind in der IC-Karte vorgesehen:
eine Ladungspumpenschaltung 1, die als eine Hochspannungserzeugungsschaltung
dient, welche eine Hochspannung Vpp (z.B. 20 Volt) erzeugt, welche
höher als
eine Leitungsspannung Vdd (z.B. 5 Volt) ist; ein Halbleiterspeicher 3,
welcher in einem Teil davon die Anzahl aufeinanderfolgender Nichtübereinstimmungen,
d.h. den Fehlerzählwert,
beim Überprüfen einer
persönlichen
Identifikationszahl speichert; eine Zentraleinheit (in der Folge
als „CPU" bezeichnet) 4,
welche ein gewünschtes
Programm aus einem Halbleiterspeicher 9 zum Speichern von
Programmen zum Zugreifen auf den Halbleiterspeicher 3 und
anderen Programmen zum Imple mentieren verschiedener Arten von Verarbeitungen
in der Karte, umfassend das Überprüfen von
persönlichen
Identifikationszahlen und Aktualisieren von Transaktionsgeschichtsinformationen,
ausliest und andere Schaltungen in der IC-Karte steuert; und eine Spannungsüberwachungschaltung 10.
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Die
Ladungspumpenschaltung 1 erhöht die Leitungsspannung Vdd
auf die Hochspannung Vpp und überträgt die Hochspannung
Vpp zu einer Leitung 6. Die Hochspannung Vpp wird über die
Leitung 6 dem Halbleiterspeicher 3 und der Spannungsüberwachungsschaltung 10 zugeführt.
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Der
Halbleiterspeicher 3 bedient sich der Hochspannung Vpp,
welche über
die Leitung 6 zugeführt
wird, um Daten zu schreiben oder geschriebene Daten zu löschen. Insbesondere
wird bei dieser Ausführungsform
ein EEPROM, welches sich zum Schreiben oder Löschen von Daten einer Hochspannung
bedient, als Beispiel für
den Halbleiterspeicher 3 herangezogen. Wenn sich der Halbleiterspeicher 3 eines
DRAM oder dergleichen bedient, welcher auf der Leitungsspannung
Vdd schreibt oder löscht, dann
ist die Ladungspumpenschaltung 1 nicht erforderlich; diesfalls
wird die Leitungsspannung Vdd über die
Leitung 6 zugeführt.
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Der
Betrieb der CPU 4 wird durch die Steuersignale gesteuert,
welche durch die Spannungsüberwachungsschaltung 10 ausgegeben
werden. Beispielsweise ist, wenn das Spannungsniveau des Steuersignals
ein Niveau der Leitungsspannung Vdd (in der Folge als „H-Niveau" bezeichnet) ist,
der Betrieb der CPU 4 gesperrt, wohingegen der Betrieb
der CPU 4 freigegeben ist (ein Zustand, in welchem der normale
Betrieb freigegeben ist), wenn das Spannungsniveau des Steuersignals
ein Niveau der Erdspannung Vss ist (in der Folge als „L-Niveau" bezeichnet). Die
CPU 4 führt
dem Halbleiterspeicher 3 über eine Leitung 8 ein
Signal zum Steuern des Betriebs des Halbleiterspeichers 3,
z.B. ein Schreibsignal oder ein Lesesignal, zu.
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Die
Spannungsüberwachungsschaltung 10 weist
eine Teilerschaltung auf, welche sich aus zwei Kondensatoren 11 und 12,
einem Komparator 13, welcher eine Vergleicherschaltung
ist, und einem D-Flipflop 14, welches eine Halteschaltung
ist, zusammensetzt.
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Ein
Ende des Kondensators 11 ist an die Leitung 6 angeschlossen,
und sein anderes Ende ist an einen Knoten n1 angeschlossen. Eine
Ende des Kondensators 12 ist an den Knoten n1 angeschlossen; die
Erdspannung Vss (0 Volt) wird seinem anderen Ende zugeführt. Bei
dieser Ausführungsform
beträgt das
Verhältnis
der Kapazitanz des Kondensators 11 zu jener des Kondensators 12 1
zu N (N ist eine positive Ganzzahl). Folglich ist die Spannung am
Knoten n1 gleich der Spannung an einem Ende des Kondensators 11,
nämlich
1/(N + 1) der durch die Leitung 6 zugeführten Spannung. Wenn beispielsweise
die Spannung, welche durch die Leitung 6 zugeführt wird,
20 Volt beträgt
und N = 9, so beträgt
die Spannung am Knoten n1 20/(9 + 1) = 2 Volt.
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Wie
später
besprochen wird, führt
der Komparator 13 einen Vergleich mit einer Referenzspannung
Vref gemäß der Spannung
am Knoten n1 durch. Die Hochspannung Vpp kann dem Komparator 13 direkt
zugeführt
und mit der Referenzspannung Vref verglichen werden; allerdings
ist die Hochspannung hochgradig störungsanfällig. Aus diesem Grund wird bevorzugt,
die Hochspannung zu teilen, um einen genaueren Vergleich zu erzielen.
Außerdem
würde das Verwenden
der Hochspannung Vpp im ursprünglichen
Zustand für
den Vergleich durch den Komparator 13 voraussetzen, dass
eine Hochspannung als Referenzspannung Vref verwendet würde. Die
Referenzspannung Vref sollte am wenigsten von der Leitungsspannung
Vdd abhängig
sein, so dass ein zusätzliches
System zum Erhöhen
der Referenzspannung Vref erforderlich wäre. Folglich ist es erstrebenswerter,
eine Spannung, die von der Hochspannung geteilt wurde, mit der Referenzspannung
Vref zu vergleichen.
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Zwei
Kondensatoren werden zum Teilen der Spannung verwendet; oder stattdessen
können
zwei Widerstandselemente verwendet werden.
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Die
Spannung an dem Knoten n1 wird dem positiven Eingangsende, welches
eine Eingangsklemme ist, des Komparators 13 zugeführt; und
die Referenzspannung Vref wird über
eine Leitung 15 dem negativen Eingangsende, welches seine
andere Eingangsklemme ist, zugeführt.
Aus dem Blickwinkel der Vergleichsgenauigkeit sollte die Referenzspannung
Vref am wenigsten von der Leitungsspannung Vdd abhängig sein.
Der Komparator 13 vergleicht die beiden zugeführten Spannungen
und gibt das Vergleichsresultat aus. Wenn beispielsweise die Referenzspannung
Vref 2 Volt beträgt
und wenn die durch die Spannungsteilung zu erhaltende Spannung,
d.h. die Spannung am Knoten n1, gemäß der Referenzspannung Vref
2 Volt sein sollte, so gibt der Komparator 13 das H-Niveau-Ausgangssignal als
Vergleichsresultat aus, wenn die Spannung am Knoten n1 2 Volt nicht
erreicht hat. Wenn die Spannung am Knoten n1 2 Volt erreicht hat,
gibt der Komparator 13 das L-Niveau-Ausgangssignal als
Vergleichsresultat aus.
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Eine
Dateneingangsklemme D des D-Flipflops 14 empfängt ein
Ausgangssignal des Komparators 13, und eine Taktklemme
davon empfängt
ein Trigger-Signal TRG über
eine Leitung 16 Wenn das D-Flipflop 14 einen Taktimpuls
als Trigger-Signal TRG empfängt,
speichert es das an die Dateneingangsklemme D angelegte Signal als
Reaktion auf das Ansteigen des Taktimpulses und gibt ein einem Spannungsniveau
entsprechendes Signal, welches auf dem gespeicherten Signal basiert,
von einer Ausgangsklemme Q aus. Wenn beispielsweise das Spannungsniveau
des an die Dateneingangsklemme D angelegten Signals das H-Niveau
ist, wird ein Signal mit dem Span nungsniveau H von der Ausgangsklemme
Q ausgegeben; oder wenn das Spannungsniveau des an die Dateneingangsklemme
D angelegten Signals das L-Niveau ist, wird ein Signal mit dem Spannungsniveau
L von der Ausgangsklemme Q ausgegeben. Die von der Ausgangsklemme
Q ausgegebenen Signale liefern die Steuersignale, welche die Ausgänge der
Spannungsüberwachungsschaltung 10 sind.
Bei dieser Ausführungsform
wird das D-Flipflop 14 als Halteschaltung verwendet; allerdings
kann es durch ein Register oder dergleichen ersetzt werden, solange
dieses die gleiche Leistung aufweist.
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Bei
der Ausführungsform
werden die Steuersignale, welche die Ausgaben der Spannungsüberwachungsschaltung 10 sind,
der CPU 4 zugeführt, welche
eine der peripheren Schaltungen ist; allerdings können sie
für andere
periphere Schaltungen, beispielsweise die Ladungspumpenschaltung 1,
verwendet werden, um deren Verstärkungsbetrieb
zu steuern. Diesfalls sperren die Steuersignale den Betrieb der
CPU 4 und auch den Verstärkungsbetrieb; folglich wird
der zum Verstärken
verbrauchte Strom reduziert. Ferner kann, auch wenn die CPU 4 durch die
Sperre unerwartete Verarbeitungen durchführen sollte und es der CPU 4 nicht
gelingt, den Betrieb der Ladungspumpenschaltung 1 zu stoppen,
der Betrieb der Ladungspumpenschaltung 1 unabhängig von
der CPU 4 sicher gesteuert werden.
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Die
Betriebs-Zeitabstimmung der Spannungsüberwachungsschaltung 10 wird
nun in Zusammenschau mit den beiliegenden Zeichnungen erläutert.
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2 zeigt
ein Zeitdiagramm, welches die Betriebs-Zeitabstimmung der Spannungsüberwachungsschaltung 10 veranschaulicht.
Es wird davon ausgegangen, dass ein Signal mit Spannungsniveau L
von der Ausgangsklemme Q des D-Flipflops 14 im initialisierten
Zustand abgegeben wird.
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Zunächst wird
in Reaktion auf einen durch die CPU 4 gegebenen Befehl
zum Schreiben oder Löschen
von Daten in einen oder aus einem Halbleiterspeicher 1 der
Betrieb der Ladungspumpenschaltung 1 zum Zeitpunkt t0 angestoßen, und
die zu der Leitung 6 zu übertragende Spannung Vpp wird
erhöht.
Zu dem Zeitpunkt, d.h. dem Zeitpunkt t1, zu dem die Spannung Vpp
zur Gänze
auf eine gewünschte
Spannung, z.B. 20 Volt, erhöht
wurde, wird das Trigger-Signal TRG angelegt; bis zu diesem Zeitpunkt
wird der Komparator 13 auch die sichere Vergleichsverarbeitung
abgeschlossen haben. Beim Ansteigen des Trigger-Signals TRG gibt
das D-Flipflop 14 ein Signal mit dem Spannungsniveau, welches dem
Ausgangssignal des Komparators 13 von der Ausgabeklemme
Q entspricht, als Steuersignal aus. Bei der Wellenform an der Ausgangsklemme
Q in 2 bedeutet, wenn eine durchgezogene Linie nach
dem Zeitpunkt t1 folgt, dass das Spannungsniveau des Ausgangssignals
des Komparators 13 das L-Niveau war, das heißt, die Spannung Vpp die gewünschte Spannung
erreicht hat; wenn eine gestrichelte Linie folgt, bedeutet das,
dass das Spannungsniveau des Ausgangssignals des Komparators 13 das
H-Niveau war, das heißt,
die Spannung Vpp das gewünschte
Spannungsniveau nicht erreicht hat. Die Spannung an der Ausgangsklemme
Q wird aufrechterhalten, auch wenn das Erhöhen der Spannung Vpp in der
Ladungspumpenschaltung 1 am Zeitpunkt t2 gestoppt wird.
Daher bleibt, auch wenn sich das Spannungsniveau des Ausgangssignals
des Komparators 13 verändert,
das Spannungsniveau des Steuersignals, welches der Ausgang der Spannungsüberwachungsschaltung 10 ist,
unverändert, so
dass die CPU 4 nicht beeinflusst wird.
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Nunmehr
wird ein Fall beschrieben, bei dem die Spannungsüberwachungsschaltung 10 gemäß der Ausführungsform
und ihre peripheren Schaltungen auf eine IC-Karte angewandt werden. 3 zeigt
ein Flussdiagramm, welches den Überprüfungsvorgang
einer persönlichen
Identifikationszahl in der IC-Karte
veranschaulicht.
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Zunächst wird
in Schritt S1 bestätigt,
dass die Absicht des Benutzens der IC-Karte angezeigt wurde. Dies
erfolgt beispielsweise durch Einschalten der Energie in der IC-Karte;
oder in einem Kartenleser/-schreiber erfolgt dies durch Einführen der IC-Karte
in den Kartenleser/-schreiber.
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Dann
wird in Schritt S2 der Fehlerzählwert, nämlich die
Anzahl aufeinanderfolgender Nichtübereinstimmungen einer persönlichen
Identifikationszahl beim Überprüfen der
persönlichen
Identifikationszahl, gelesen. Konkret wird ein Signal zum Anweisen des
Halbleiterspeichers 3 zu lesen über die Leitung 8 von
der CPU 4 in 1 übertragen. Im initialisierten Zustand
beträgt
der Fehlerzählwert
0.
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In
Schritt S3 vergleicht die CPU 4 den Lesefehlerzählwert mit
einer zulässigen
oder vorgegebenen Anzahl aufeinanderfolgender Nichtübereinstimmungen.
Wenn die vorgegebene Anzahl 3 ist, ist die Bedingung, bei
welcher der Fehlerzählwert
größer gleich
dem vorgegebenen Wert ist, nicht erfüllt, da der Fehlerzählwert im
initialisierten Zustand 0 beträgt;
demnach geht das Programm zu Schritt S4 für die Eingabeverarbeitung der
persönlichen
Identifikationszahl weiter.
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Um
den Überprüfungsvorgang
in der IC-Karte zu implementieren, führt die in die IC-Karte eingebaute
CPU 4 das Programm zum Überprüfen der
persönlichen
Identifikationszahl aus, um die persönliche Identifikationszahl
durch die Eingabeschaltung anzunehmen, welche an der Oberfläche des
Kartenmediums vorgesehen ist. Um die Überprüfung auf der Kartenleser-/-schreiber-Seite
zu implementieren, wird die persönliche
Identifikationszahl durch die Eingabeschaltung des Kartenlesers/-schreibers
eingegeben. Wenn bei der folgenden Verarbeitung keine konkrete Erläuterung
erfolgt, bedeutet dies, dass für
den Überprüfungsvorgang,
der in der IC-Karte implementiert ist, und für jenen in dem Kartenleser/-schreiber Dasselbe
gilt.
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In
Schritt S5 wird die eingegebene persönliche Identifikationszahl
im Vergleich mit der im Vorhinein registrierten überprüft. Die im vorhinein zu registrierende
persönliche
Identifikationszahl kann in der Speicherschaltung in der IC-Karte
gespeichert werden, wenn der Überprüfungsvorgang
in der IC-Karte durchgeführt
wird; oder sie kann in der Speicherschaltung in der IC-Karte oder
einem Host-Rechner, der in der Lage ist, Daten zu und von dem Kartenleser/-schreiber zu übertragen,
gespeichert werden, wenn der Überprüfungsvorgang
in dem Kartenleser/-schreiber durchgeführt wird.
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Wenn
der Vorgang zum Überprüfen der
persönlichen
Identifikationszahl in der IC-Karte implementiert ist, ist die CPU 4 dafür verantwortlich;
oder wenn dieser in dem Kartenleser/-schreiber implementiert ist,
ist die CPU 4 oder der Host-Rechner dafür verantwortlich.
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Die
für das Überprüfen der
persönlichen Identifikationszahl
verantwortliche Komponente, und zwar die CPU 4 oder der
Host-Rechner, trifft in Schritt S6 eine Entscheidung auf der Grundlage
der Überprüfung der
persönlichen
Identifikationszahl. Stimmt die eingegebene persönliche Identifikationszahl
mit der registrierten persönlichen
Identifikationszahl überein,
dann wird in Schritt S7 der Fehlerzählwert, der in einem Teil des
Halbleiterspeichers 3 gespeichert ist, rückgesetzt,
das heißt
auf Null gesetzt. Dies erfolgt, da, falls es bei der ersten oder
zweiten Überprüfung zu
einer Nichtübereinstimmung
kam, der Fehlerzählwert
auf 1 oder 2 aktualisiert worden wäre. In Schritt S7 löscht die
CPU 9 die Daten, d.h. den Fehlerzählwert, in einem Teil des Halbleiterspeichers 3.
Zu diesem Zeitpunkt wird ein Signal, welches die Erzeugung der Hochspannung
Vpp anordnet, beispielsweise von der CPU 4 zu der Ladungs pumpenschaltung 1, übertragen.
Wie oben beschrieben wurde, überwacht
die Spannungsüberwachungsschaltung 10 die
Hochspannung Vpp.
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Nach
dem Löschen
des Fehlerzählwerts
wird ermöglicht,
dass die IC-Karte mit der nächsten
Verarbeitung, z.B. dem Überprüfen einer
Transaktionsgeschichte, fortfährt,
und ihre Verwendung wird in Schritt S8 genehmigt.
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Stimmt
die eingegebene persönliche
Identifikationszahl nicht mit der registrierten persönlichen Identifikationszahl überein,
dann wird in Schritt S9 der Fehlerzählwert im Halbleiterspeicher 3 aktualisiert.
In Schritt S9 aktualisiert die CPU 4 die Daten, und zwar
den Fehlerzählwert,
im Halbleiterspeicher 3; folglich wird der Fehlerzählwert aktualisiert,
beispielsweise von 0 auf 1. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Signal,
welches die Erzeugung der Hochspannung Vpp anordnet, beispielsweise
von der CPU 4 zur Ladungspumpenschaltung 1, übertragen.
Wie oben angeführt
wurde, überwacht
die Spannungsüberwachungsschaltung 10 die
Hochspannung Vpp.
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Nach
Schritt S9 kehrt das Programm zur Verarbeitung von Schritt S3 zurück, worin
der aktualisierte Fehlerzählwert
mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird. Zeigt das Resultat
des Vergleichs an, dass die Bedingung „der Fehlerzählwert ist
größer gleich
dem vorgegebenen Wert" nicht
erfüllt
ist, so wird die Verarbeitung von S4 und hernach durchgeführt. Zu
diesem Zeitpunkt wird der Fehlerzählwert weiter auf 2 aktualisiert.
Hernach wird die Verarbeitung der Schritte S3 bis S6 und S9 wiederholt,
bis die eingegebene persönliche
Identifikationszahl mit der registrierten übereinstimmt oder die Bedingung „der Fehlerzählwert ist
größer gleich
dem vorgegebenen Wert" erfüllt ist.
Wenn Nichtübereinstimmungen
der persönlichen
Identifikationszahl hintereinander erfolgen, bis die Bedingung „der Fehlerzählwert ist
größer gleich
dem vorgegebenen Wert" in
Schritt S3 erfüllt ist,
dann ist es überaus
wahrscheinlich, dass die Person, welche die persönliche Identifikationszahl
eingegeben hat, versucht, die IC-Karte unbefugt zu benutzen, so
dass das Programm in Schritt S10 durch Zuführen eines Sperrsignals zur
CPU 4 zum Sperren des Betriebs die Benutzung der IC-Karte
verhindert, wobei das Sperrsignal getrennt von den Steuersignalen,
die von der Spannungsüberwachungsschaltung 10 ausgegeben
werden, zugeführt
wird.
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Wenn
ein Dritter persönliche
Identifikationszahlen eingibt, nachdem, zum Versuch der unbefugten
Benutzung der IC-Karte eine IC-Karte umgearbeitet wurde, damit die
Zufuhr der Spannung, welche zum Schreiben in den oder Löschen aus
dem Halbleiterspeicher erforderlich ist, deaktiviert ist, dann wird
der Fehlerzählwert
nicht in den Halbleiterspeicher geschrieben oder darin aktualisiert
oder daraus gelöscht.
Die Spannungsüberwachungsschaltung 10 detektiert
jedoch, dass die zum Schreiben oder Löschen erforderliche Spannung
nicht erzeugt wird und sendet ein Steuersignal an die CPU 4.
Das Steuersignal sperrt den Betrieb der CPU 4.
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Demnach
ermöglicht,
wie oben ausführlich erläutert wurde,
die Verwendung der Spannungsüberwachungsschaltung 10 bei
der ersten Ausführungsform,
die unbefugte Benutzung einer Karte, welche mit der Spannungsüberwachungsschaltung 10 versehen
ist, durch einen Dritten zu verhindern. Dadurch wird die Sicherheit
der Karte verbessert.
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Die
Anwendung der der Spannungsüberwachungsschaltung 10 ähnlichen
Schaltung ist nicht auf eine Karte beschränkt; das Ausstatten einer Vorrichtung,
die einen Halbleiterspeicher aufweist, mit einer derartigen Schaltung
ermöglicht
es, ein Problem, einschließlich
einer Fehlfunktion und einer Trennung mit einer Schaltung oder Verdrahtung
zum Zuführen
der Spannung, die zum Schreiben von Daten in den oder Löschen dieser
aus dem Halbleiterspeicher verwendet wird, rasch zu erkennen, da
der Betrieb von peripheren Schaltungen gesperrt wird.
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Eine
zweite Ausführungsform
wird nunmehr mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 4 ist
ein Schaltplan, welcher eine Spannungsüberwachungsschaltung 20 in
der zweiten Ausführungsform
darstellt. In 4 werden den Komponenten, die
jenen aus 1 gleichen, gleichartige Bezugszahlen
zugewiesen.
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Die
in 4 dargestellte zweite Ausführungsform ist mit einer Niveauänderungsschaltung 21 ausgestattet,
welche ein Aktivierungssignal über eine
Leitung 22 empfängt.
In 4 empfangen nun ein Ende des Kondensators 11 und
der Halbleiterspeicher 3, welcher die Hochspannung Vpp,
die von der Ladungspumpenschaltung 1 ausgegeben wurde, über die
Leitung 6 in 1 empfing, die Ausgänge der
Niveauänderungsschaltung 21 aus 4.
Der Rest der in 4 dargestellten Anordnung ist
mit der in 1 dargestellten Anordnung identisch,
abgesehen von der Programmspeicherstruktur eines Halbleiterspeichers 9,
welche später
besprochen wird.
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Die
Niveauänderungsschaltung 21 ändert das
Niveau der Leitungsspannung Vdd des Aktivierungssignals, welches über die
Leitung 22 zugeführt wird,
auf das Hochspannungsniveau Vpp. Diese Niveauänderung bedient sich der Hochspannung
Vpp, welche durch die Ladungspumpenschaltung 1 erzeugt
wird. Das Signal, welches die Niveauänderung erfahren hat, wird
von der Niveauänderungsschaltung 21 ausgegeben.
Das Aktivierungssignal wird beispielsweise durch die CPU 4 erzeugt.
Das Aktivierungssignal wird durch ein Programm zum Erzeugen des
Aktivierungssignals erzeugt; im Normalfall wird das Aktivierungssignal
des Erdspannungsniveaus, d.h. das Null-Volt-Niveau, in ein Signal
des Niveaus der Leitungsspannung Vdd geändert. Das Programm ist im
Halbleiterspeicher 9 zum Speichern eines Programms zum
Zugreifen auf den Halbleiterspeicher 3 zum Aktualisieren
oder Löschen
des Fehlerzählwerts und
anderer Programme zum Implementieren verschiedener Arten von Verarbeitungen
in einer IC-Karte, einschließlich
des Überprüfens von
persönlichen Identifikationszahlen
und Verarbeitungen hinsichtlich Transaktionsgeschichtsdaten, gespeichert.
Der Halbleiterspeicher 9 zum Speichern von Programmen bedient
sich beispielsweise eines Masken-ROM, wobei es sich um einen programmierbaren
Speicher handelt.
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Wie
die Programme in dem Halbleiterspeicher 9 zum Speichern
von Programmen gespeichert sind ist in 5 dargestellt.
In 5 werden die Adressennummern nach oben hin niedriger,
während sie
nach unten höher
werden.
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Die
Programme zum Implementieren der Verarbeitungen im Halbleiterspeicher 3 sind
in einem Speicherbereich 31 am Ende mit den niedrigeren Adressen
gespeichert. Die Programme umfassen das Programm zum Schreiben oder
Löschen
des Fehlerzählwerts.
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In
einem Speicherbereich 32 ist das Programm zum Erzeugen
des Aktivierungssignals gespeichert. Das Programm zum Erzeugen des
Aktivierungssignals umfasst einen Befehl zum Springen zu dem Programm
zum Schreiben oder Löschen
des Fehlerzählwerts
in den bzw. aus dem oben genannten Speicherbereich 31,
nachdem das Aktivierungssignal erzeugt wurde.
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In
einem Speicherbereich 33 sind Anwendungsprogramme gespeichert,
welche jenes zum Überprüfen persönlicher
Identifikationszahlen umfassen. Das Programm zum Überprüfen persönlicher Identifikationszahlen
umfasst einen Befehl zum Springen zu dem Programm zum Erzeugen des
Aktivierungssignals im oben genannten Speicherbereich 32,
nachdem der Schritt S6 des in 3 dargestellten
Flussdiagramms implementiert wurde.
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Die
Speicherbereiche 34 und 35 werden verwendet, um
die Programme zum Implementieren anderer Verarbeitungstypen zu speichern.
Wenn das Programm zum Überprüfen persönlicher
Identifikationszahlen als erstes Programm definiert ist, das Programm
zum Erzeugen des Aktivierungssignals als zweites Programm definiert
ist und das Programm zum Schreiben oder Löschen des Fehlerzählwerts als
drittes Programm definiert ist, wird das zweite Programm als Reaktion
auf einen Befehl, welcher durch das erste Programm gegeben wird,
ausgeführt und
das dritte Programm als Reaktion auf einen Befehl, der durch das
zweite Programm gegeben wird, ausgeführt. Diese drei Programme werden
derart gespeichert, dass sie verstreut angeordnet sind, wobei die
Speicherbereiche 34 und 35 dazwischen liegen.
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Nunmehr
wird der Betrieb der derart konfigurierten Spannungsüberwachungsschaltung 20 beschrieben.
Bezugnehmend auf das in 3 dargestellte Flussdiagramm
wird dieselbe Verarbeitung wie jene der ersten Ausführungsform
in Schritt S1 bis S6 durchgeführt.
Die Schritte S5 und S6 werden durch das erste Programm, und zwar
das Programm zum Überprüfen persönlicher
Identifikationszahlen, implementiert.
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In 3 wird,
wenn das Programm von Schritt S6 zu Schritt S7 oder S9 weitergeht,
bei der zweiten Ausführungsform
das zweite Programm als Reaktion auf einen Befehl ausgeführt, der
durch das erste Programm gegeben wird. Wenn das zweite Programm
ausgeführt
wird, wird das Aktivierungssignal erzeugt. Mit anderen Worten ermöglicht das
Ausführen
des zweiten Programms die Niveauänderung durch
die Niveauänderungsschaltung 21,
und die Hochspannung Vpp, welche zum Schreiben oder Löschen verwendet
wird, kann dem Halbleiterspeicher 3 entsprechend dem Betriebszustand
der Ladungspumpenschaltung 1 zugeführt wird. Daraufhin wird als
Reaktion auf einen durch das zweite Programm gegebenen Befehl das
dritte Programm zum Schreiben von Daten in oder Löschen dieser
aus dem Halbleiterspeicher 3 implementiert. Die Befehle
zum Betreiben der Ladungspumpenschaltung 1 können durch
das zweite oder dritte Programm gegeben werden.
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Wenn
sowohl die Ladungspumpenschaltung 1 als auch die Niveauänderungsschaltung 21 betätigt werden,
wird die Hochspannung Vpp auch einem Ende des Kondensators 11 der
Spannungsüberwachungsschaltung 20 zugeführt. Folglich
kann dieselbe Spannungsüberwachung
wie jene der ersten Ausführungsform
realisiert werden. Der darauf folgende Betrieb ist mit jenem der
ersten Ausführungsform identisch.
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Demnach
ist, wie oben ausführlich
erläutert wird,
die Spannungsüberwachungsschaltung 20 bei der
zweiten Ausführungsform
in der Lage, denselben Vorteil wie jenen, der bei der ersten Ausführungsform erzielt
wird, vorzusehen. Ferner wird bei der zweiten Ausführungsform
die Spannung, welche zum Schreiben von Daten in den Halbleiterspeicher 3 oder
zum Löschen
dieser daraus verwendet wird, nicht zugeführt, sofern das Aktivierungssignal
nicht erzeugt wird (das Spannungsniveau des Aktivierungssignals auf
das Niveau der Leitungsspannung Vdd geändert wird); folglich wird,
wenn das Aktivierungssignal auf Grund eines Ausfalls der Komponente,
welche das Aktivierungssignal erzeugt, nicht erzeugt werden kann
(bei den Ausführungsformen
ist die Komponente in der CPU4, jedoch nicht darauf beschränkt), die Hochspannung
Vpp nicht der Spannungsüberwachungsschaltung 20 zugeführt, wodurch
ermöglicht wird,
dass die Spannungsüberwachungsschaltung 20 den
Betrieb der CPU 4 sperren kann. Dies ermöglicht die
rasche Erkennung eines Ausfalls.
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Darüber hinaus
wird das zweite Programm zum Erzeugen des Aktivierungssignals unabhängig von
dem ersten Programm zum Überprüfen persönlicher
Identifikationszahlen und dem dritten Programm zum Schreiben oder
Löschen
des Fehlerzählwerts bereitgestellt;
daher wird das Aktivierungssignal nicht erzeugt und die Spannung,
welche zum Schreiben von Daten in den oder Löschen dieser aus dem Halbleiterspeicher 3 verwendet
wird, dementsprechend nicht erzeugt, auch wenn die CPU 4 außer Kontrolle geriete
und plötzlich
von dem ersten Programm zu dem dritten Programm spränge. Dies
ermöglicht
der Spannungsüberwachungsschaltung 20,
die Fehlfunktion der CPU 4 zu sperren und Daten, welche
im Halbleiterspeicher 3 gespeichert sind, vor Missbrauch
zu schützen.
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Insbesondere
dann, wenn das erste Programm, das zweite Programm und das dritte
Programm in dem Halbleiterspeicher 9 zum Speichern von
Programmen, derart, dass sie möglichst
stark verstreut sind, gespeichert sind, können sichere Maßnahmen
gegen die oben genannte unerwartete Fehlfunktion der CPU 4 ergriffen
werden.
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Die
Ladungspumpenschaltung 1 und die Niveauänderungsschaltung 21 sind
nicht unbedingt erforderlich, wenn der Halbleiterspeicher 3 in
der Lage ist, durch Verwenden der Leitungsspannung Vdd zu schreiben
oder zu löschen;
alternativ dazu kann allerdings das Aktivierungssignal dem Halbleiterspeicher 3 oder
einem Ende des Kondensators 11 zugeführt werden. Diesfalls würde der
Halbleiterspeicher 3 Informationen durch Verwenden des
Aktivierungssignals schreiben oder löschen.
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Ferner
kann an Stelle der Niveauänderungsschaltung 21 ein
Transfergatter vorgesehen werden, um die Zufuhr der Spannung, welche
durch die Ladungspumpenschaltung 1 erzeugt wird, zu dem Halbleiterspeicher 3 und
zu einem Ende des Kondensators 11 zu steuern. Diesfalls
kann der oben genannte Vorteil durch Verwendung des Aktivierungssignals
zum Steuern des Betriebs des Transfergatters erzielt werden. Wenn
der Halbleiterspeicher 3 die Hochspannung Vpp zum Schreiben
oder Löschen verwendet,
muss die Spannung des Aktivierungssignals auf die Hochspannung Vpp
erhöht
werden. Wenn die Zufuhr der Leitungsspannung Vdd durch das Transfergatter
an Stelle der Ladungspumpenschaltung 1 gesteuert wird,
kann der Halbleiterspeicher 3 einen Halbleiterspei cher
verwenden, der in der Lage ist, durch Nutzung der Leitungsspannung
Vdd zu schreiben oder zu löschen;
diesfalls kann die Spannung des Aktivierungssignals die Leitungsspannung
Vdd sein.
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Demnach
versteht es sich aus der oben stehenden Erläuterung, dass die Spannungsüberwachungsschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht auf die Ausgestaltungen der oben dargelegten Ausführungsformen
beschränkt
ist.
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Ferner
sind die Vorrichtungen, auf welche die Spannungsüberwachungsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung angewandt werden kann, nicht auf IC-Karten beschränkt, sondern
können
umfassend für
Speicherkarten verwendet werden. Die Anwendung der vorliegenden
Erfindung ist nicht auf Karten beschränkt; derselbe Vorteil kann
durch Anwenden der Erfindung auf andere Vorrichtungen, welche mit
einem ähnlichen
Problem behaftet sind, erzielt werden. Die Ausführungsformen haben jene Beispiele,
bei welchen die Erfindung auf die Karten angewandt wurde, dargelegt,
um die dadurch erzielten Merkmale und Vorteile zu erläutern.