ITMI20060438A1 - Buffer di uscita con capacita' dim pilotaggio autoadattativa - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell’ invenzione industriale dal titolo:

“BUFFER DI USCITA CON CAPACITA’ DI PILOTAGGIO

AUTOADATTIVA”

La presente invenzione si riferisce al campo dell’ elettronica. Più specificatamente, la presente invenzione si riferisce ad adattatori di uscita (buffer) per circuiti elettronici.

Gli adattatori di uscita generalmente vengono utilizzati per l’interfacciamento dei circuiti elettronici con l’ambiente esterno. Ad esempio, in un sistema elettronico che include diversi circuiti, tali circuiti interagiscono fra loro tramite un cosiddetto “bus” di sistema. Ciascun circuito elettronico del sistema include tipicamente uno o più adattatori di uscita, necessari per isolare elettricamente il circuito dal bus di sistema. Gli adattatori di uscita svolgono inoltre funzioni aggiuntive, come amplificare i segnali che devono essere resi disponibili sul bus di sistema e fornire la potenza elettrica (cioè, la corrente) richiesta per pilotare il carico capacitivo che è normalmente introdotto dal bus.

Un parametro molto importante di ogni adattatore d’uscita è la sua capacità di pilotaggio. Con il termine capacità di pilotaggio di un adattatore di uscita si indica la velocità massima con cui un segnale generato dall’adattatore di uscita può commutare.

Al fine di assicurare prestazioni ottimali, la capacità di pilotaggio dell’adattatore d’uscita deve assumere un valore specifico (eventualmente regolabile in funzione del carico capacitivo).

Tuttavia, la capacità di pilotaggio di un adattatore di uscita dipende dai parametri di processo utilizzati per la sua realizzazione. Dato che tali parametri di processo, come il guadagno e la tensione di soglia dei transistori, possono subire variazioni non trascurabili, la capacità di pilotaggio di ogni adattatore di uscita può avere un valore diverso e non prevedibile a priori. Inoltre, la capacità di pilotaggio dipende da parametri operativi, come la tensione di alimentazione e la temperatura. Questi parametri operativi possono variare con continuità durante il funzionamento dell’ adattatore di uscita; di conseguenza, anche la capacità di pilotaggio può variare nel tempo.

Una soluzione nota prevede il dimensionamento dell’adattatore di uscita in base alla condizione operativa peggiore (ovvero, tensione di alimentazione minima, temperatura massima, tensione di soglia dei transistori massima e guadagno dei transistori minimo); ciò garantisce che l’adattatore d’uscita abbia una capacità di pilotaggio sempre superiore al valore desiderato.

Tuttavia, la possibilità di trovarsi nella condizione operativa peggiore per tutti quanti i parametri è remota. Di conseguenza, nella stragrande maggioranza dei casi si avrà una capacità di pilotaggio troppo elevata, che degrada il rapporto segnale/rumore dell’ adattatore di uscita.

A questo proposito, vengono normalmente adottati due tipi di soluzioni.

Secondo una prima soluzione nota, si esegue un monitoraggio continuo della tensione di alimentazione, in modo di correggere la capacità di pilotaggio al suo variare. Tuttavia, la correzione effettuabile non può essere accurata, in quanto non è nota a priori la quantità di corrente che ciascun transistore può erogare in funzione della sua tensione di alimentazione.

Una seconda soluzione nota nell’arte prevede la realizzazione di un adattatore di uscita strutturato a specchio di corrente. Idealmente, infatti, la struttura circuitale a specchio di corrente è immune alle variazioni di temperatura, processo e tensione di alimentazione. Tuttavia, tale struttura circuitale è caratterizzata da una velocità di risposta troppo lenta per le specifiche normalmente richieste ad un moderno adattatore d’uscita.

La presente invenzione fornisce una soluzione come indicato nelle rivendicazioni indipendenti.

In particolare, un aspetto della presente invenzione riguarda un adattatore di uscita per fornire una corrente adattata ad un carico circuitale. L’adattatore di uscita include una pluralità di stadi operativi, ciascuno per generare una componente della corrente adattata; mezzi di abilitazione sono usati per abilitare selettivamente ciascuno stadio operativo. L’adattatore di uscita include ulteriormente uno stadio ausiliario (o più); mezzi di controllo sono previsti per misurare una corrente di controllo erogabile dallo stadio ausiliario e per attivare i mezzi di abilitazione in accordo con la corrente di controllo misurata.

Forme di realizzazione vantaggiose sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

Un ulteriore aspetto dell’invenzione propone un circuito elettronico comprendente uno o più di tali adattatori d’uscita.

Un altro aspetto dell’invenzione propone un corrispondente metodo.

L'invenzione stessa, come pure ulteriori caratteristiche ed i relativi vantaggi, sarà meglio compresa con riferimento alla seguente descrizione dettagliata, data puramente a titolo indicativo e non limitativo, da leggersi congiuntamente alle figure allegate, in cui:

Figura 1 illustra schematicamente un generico circuito elettronico che include una sezione di adattamento di uscita;

Figura 2 mostra la struttura circuitale di un generico adattatore di uscita incluso nella sezione di adattamento di uscita, in accordo con ima forma di realizzazione della presente invenzione;

Figura 3 illustra in dettaglio la struttura circuitale di uno stadio ausiliario incluso nell’adattatore di uscita della Figura 2, in accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione;

Figura 4 illustra la struttura circuitale di un blocco di temporizzazione incluso nello stadio ausiliario, secondo una forma di realizzazione dell’invenzione; e Figura 5 è un diagramma temporale in cui sono mostrati gli andamenti temporali dei segnali principali coinvolti nel funzionamento dello stadio ausiliario in una forma di realizzazione dell’invenzione.

Con riferimento in particolare alla Figura 1, è schematicamente illustrato un generico circuito elettronico 100.

Il circuito elettronico 100 include una sezione principale 105, la quale genera una pluralità di segnali digitali DATA(j) (j = 1, 2,...,m). Ciascun segnale digitale DATA(j) viene applicato ad un carico circuitale CL(j) esterno al circuito elettronico 100 tramite un corrispondente terminale d’uscita O(j). Allo scopo di semplificare la presente descrizione, ciascun carico CL(j) viene rappresentato in figura mediante una capacità ideale.

I segnali digitali DATA(j) sono fomiti ai terminali d’uscita O(j) attraverso una sezione di adattamento d’uscita 110. Lo scopo della sezione d’adattamento d’uscita 110 è di isolare elettricamente la sezione principale 105 dai carichi CL(j) esterni al circuito elettronico 100. La sezione di adattamento di uscita 110 include un adattatore di uscita BUF(j) per ciascun terminale di uscita O(j). In particolare, ciascun adattatore di uscita BUF(j) ha un terminale d’ingresso per ricevere il segnale digitale DATA(j), ed un terminale d’uscita per fornire al terminale d’uscita O(j) un corrispondente segnale d’uscita adattato DOUT(j) (ovvero, un segnale d’uscita opportunamente modificato in funzione delle caratteristiche del carico CL(j) a cui viene fornito).

Figura 2 illustra in maggior dettaglio la struttura circuitale di un generico adattatore di uscita BUF(j) in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione. L’adattatore di uscita BUF(j) include una pluralità di stadi operativi 2 10(i) (i = 1,2,..n) (ad esempio, 10-30). Gli stadi operativi 210(i) sono connessi in parallelo tra il terminale d’ingresso ed il terminale d’uscita dell’adattatore d’uscita BUF(j). Ogni stadio operativo 210(i) genera una componente della corrente totale assorbita da/fomita al carico CL(j).

La capacità di pilotaggio dell’adattatore di uscita BUF(j), ovvero la velocità massima con cui il segnale d’uscita adattato DOUT(j) può commutare, è determinata dalla quantità di corrente elettrica che può essere assorbita dai/fomita ai terminali di uscita degli stadi operativi 210(i). Tale corrente elettrica è necessaria per scaricare/caricare le capacità presenti al terminale di uscita dell’adattatore di uscita BUF(j), le quali includono le capacità parassite delle linee di connessione, le capacità d’uscita degli stadi operativi 210(i) e la capacità del carico circuitale CL(j). Mediante l’attivazione o disattivazione selettiva degli stadi operativi 210(i) è possibile variare tale capacità di pilotaggio.

Tutti gli stadi operativi 210(i) sono strutturati in maniera uguale. Il generico stadio operativo 210(i) è composto da una sezione di pre-adattamento 212(i) connessa in cascata ad una sezione di adattamento principale 214(i). La sezione di pre-adattamento 212(i) include due invertitori 216(i), 218(i), aventi i terminali d’ingresso connessi al terminale d’ingresso dell’adattatore di uscita BUF(j). La sezione d’adattamento principale 214(i) include un transistore MOS 220(i) a canale p (pMOS) ed un transistore MOS 222(i) a canale n (nMOS). Il transistore pMOS 220(i) ha il terminale di controllo (gate) connesso al terminale d’uscita dell’invertitore 216(i), il terminale di sorgente (source) connesso ad un terminale che fornisce una tensione di alimentazione Vcc dell’adattatore di uscita BUF(j) ed il terminale di raccolta (drain) connesso al terminale di raccolta del transistore nMOS 222(i). Il transistore nMOS 222(i) ha il terminale di controllo connesso al terminale di uscita dell’invertitore 218(i) ed il terminale di sorgente connesso ad un terminale che fornisce una tensione di riferimento (massa) dell’adattatore di uscita BUF(j). I terminali di raccolta dei transistori 220(i) e 222(i) sono connessi al terminale d’uscita dello stadio operativo 210(i), e, quindi, al carico circuitale CL(j).

L’adattatore di uscita BUF(j) include ulteriormente uno stadio ausiliario 224 per pilotare l’attivazione e la disattivazione selettiva degli stadi operativi 210(i). Lo stadio ausiliario 224, la cui struttura circuitale sarà illustrata in dettaglio nel seguito della presente descrizione, è connesso a ciascuno stadio operativo 210(i) mediante un bus di abilitazione En<1:n> formato da un numero n di linee elettriche, ciascuna in grado di convogliare un segnale digitale che può assumere, ad esempio, due valori logici distinti. In particolare, il generico stadio operativo 210(i) è connesso allo stadio ausiliario 224 tramite la linea En<i> del bus di abilitazione En<1:n>; a seconda del valore logico assunto dal segnale convogliato sulla linea En<i>, lo stadio operativo 210(i) può essere attivato o disattivato.

Durante il funzionamento del circuito elettronico, il segnale digitale DATA(j) varia nel tempo, commutando tra un valore di tensione uguale alla tensione di alimentazione Vcc (associato per esempio ad un valore logico “alto”) ed un valore pari alla tensione di massa (associato per esempio ad un valore logico “basso”). Tale segnale viene fornito a tutti gli stadi operativi 210(i). Se imo stadio operativo 210(i) è stato attivato dallo stadio ausiliario 224, il segnale digitale DATA(j) viene applicato ai terminali d’ingresso degli invertitori 216(i) e 218(i). Supponendo che ad un certo istante di tempo il segnale digitale DATA(j) commuti dal valore logico basso al valore logico alto, gli invertitori 216(i) e 218(i) agiscono di conseguenza, fornendo ai propri terminali d’uscita un segnale di tensione corrispondente al valore logico basso, ovvero di valore pari alla tensione di massa. Questo segnale di tensione viene quindi fornito ai terminali di controllo dei transistori MOS 220(i) e 222(i). In questo caso, il transistore nMOS 222(i) viene interdetto, mentre il transistore pMOS 220(i) viene attivato. Il valore di tensione del terminale di uscita dello stadio operativo 210(i) tende a salire, fino a raggiungere il valore della tensione di alimentazione Vcc. Questo avviene grazie al flusso di corrente proveniente dal terminale che fornisce la tensione d’alimentazione Vcc che fluisce attraverso il transistore pMOS 220(i). Essendo il terminale d’uscita dello stadio operativo 210(i) connesso al terminale d’uscita dell’adattatore di uscita BUF(j), anche quest’ultimo tenderà a raggiungere un livello di tensione pari alla tensione di alimentazione Vcc. In altre parole, il segnale d’uscita adattato DOUT(j) viene pilotato a transitare verso il valore logico alto. Dato che gli stadi operativi 210(i) sono connessi in parallelo, la corrente complessiva che carica le capacità del terminale d’uscita dell’adattatore di uscita BUF(j) è composta dalle correnti che fluiscono attraverso i transistori pMOS 220(i) degli stadi operativi 210(i) attivati. Maggiore è il numero degli stadi operativi 210(i) attivati, più rapida è la fase di carica del terminale d’uscita dell’adattatore di uscita BUF(j), e più rapida è la commutazione del segnale d’uscita adattato DOUT(j).

Lo stesso discorso vale quando il segnale digitale DATA(j) deve commutare dal valore logico alto al valore logico basso. In questo caso il segnale d’uscita adattato DOUT(j) commuta verso il valore logico basso grazie all’ attivazione dei transistori nMOS 222(i) degli stadi operativi 210(i) attivati, le cui correnti permettono di scaricare le capacità del terminale d’uscita dell’adattatore di uscita BUFO).

L’adattatore d’uscita BUFO) oggetto della presente invenzione è di tipo “auto-adattivo”, in quanto la capacità di pilotaggio viene regolata automaticamente, in risposta ad eventuali variazioni di alcuni parametri prescelti che caratterizzano il funzionamento dell’adattatore d’uscita BUFO).

Come verrà ampiamente descritto nel seguito, lo stadio ausiliario 224 è in grado di monitorare con continuità la capacità di pilotaggio dell’adattatore d’uscita BUFO) e, se necessario, di modificarla. A questo proposito, lo stadio ausiliario 224 include una sezione di adattamento ausiliaria avente una struttura uguale alla generica sezione di adattamento principale 2140). La corrente generata da tale sezione di adattamento ausiliaria viene mantenuta sotto monitoraggio da parte dello stadio ausiliario 224, il quale regola di conseguenza la capacità di pilotaggio dell’adattatore d’uscita BUF(j) in funzione della corrente monitorata.

Durante il processo di fabbricazione del circuito elettronico 100, viene fatto in modo che la sezione di adattamento ausiliaria venga realizzata il più possibile uguale alla generica sezione di adattamento principale 214(i). In particolare, le dimensioni dei transistori costituenti la sezione di adattamento ausiliaria sono le stesse di quelle dei transistori 220(i) e 222(i). Inoltre, la sezione di adattamento ausiliaria è fisicamente realizzata (su una piastrina di semiconduttore in cui è integrato il circuito elettronico) nelle immediate vicinanze delle posizioni in cui sono realizzati gli stadi operativi 210(i), in modo che, durante il funzionamento, si trovino circa alla stessa temperatura. Ovviamente, la sezione di adattamento ausiliaria e la sezione di adattamento principale ricevono la stessa tensione di alimentazione Vcc e la stessa tensione di massa.

In questo modo, eseguendo operazioni di misura sulla corrente assorbita/generata dalla sezione di adattamento ausiliaria si ha la possibilità di ottenere una stima sufficientemente attendibile della corrente assorbita/generata da ciascuna sezione di adattamento principale.

Grazie a questa caratteristica, lo stadio ausiliario 224 è in grado di percepire automaticamente sia eventuali cambiamenti della tensione di alimentazione Vcc o della tensione di massa, sia cambiamenti di temperatura, e di risponderne in maniera efficace.

Inoltre, grazie al fatto che i transistori che compongono la sezione di adattamento ausiliaria sono praticamente uguali ai transistori 220(i) e 222(i), le caratteristiche del processo utilizzato (come, ad esempio, gli spessori degli ossidi, i guadagni e le tensioni di soglia dei singoli transistori) si riflettono automaticamente anche sulla sezione di adattamento ausiliaria.

Per di più, visto che il monitoraggio viene eseguito tramite lo stadio ausiliario 224, e non tramite uno stadio operativo 210(i) connesso al carico, l’adattatore d’uscita BUF(j) non viene caricato capacitivamente da circuiti di misura.

Figura 3 illustra in dettaglio la struttura circuitale dello stadio ausiliario 224 in accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione.

Come anticipato in precedenza, lo stadio ausiliario 224 include una sezione di adattamento ausiliaria 302, che include un transistore nMOS 304 ed un transistore pMOS 306. In particolare, il transistore nMOS 304 ha il terminale di sorgente che riceve la tensione di massa, ed il terminale di raccolta connesso al terminale di raccolta del transistore pMOS 306. Il transistore pMOS 306 ha il terminale di controllo connesso al terminale di controllo del transistore nMOS 304 ed il terminale di sorgente che riceve la tensione di alimentazione Vcc. I terminali di controllo dei transistori 304 e 306 ricevono un segnale di pilotaggio DS da un blocco circuitale di pilotaggio 308; i terminali di raccolta dei transistori 304 e 306 forniscono una corrente di controllo IT ad un terminale d’ingresso di un comparatore di corrente 310.

Il comparatore di corrente 310 ha un ulteriore terminale d’ingresso che riceve una corrente di riferimento IO, un terminale d’uscita che fornisce un segnale digitale di comparazione CP ed un terminale di abilitazione che riceve un segnale di abilitazione EC.

Lo stadio ausiliario 224 include ulteriormente un generatore di corrente comandato 312, che genera la corrente di riferimento IO. Il generatore di corrente comandato 312 ha un primo terminale connesso ad un terminale che fornisce la tensione di massa, un secondo terminale connesso al comparatore di corrente 310 ed un terminale di controllo connesso ad un circuito di comando 314. Il circuito di comando 314 riceve inoltre il segnale di comparazione CP ed un segnale di regolazione Ireg, ad esempio un segnale di tensione fornito dall’ esterno dello stadio ausiliario 224. Il valore di tensione del segnale di regolazione Ireg può essere impostato da un utente dell’adattatore di uscita BUF(j) allo scopo di pilotare il carico circuitale CL(j) con una corrente avente un’intensità desiderata; il circuito di comando 314 è infatti atto ad imporre l’intensità della corrente di riferimento IO, fornendo una tensione di valore opportuno al terminale di controllo del generatore di corrente comandato 312 in funzione del segnale di regolazione Ireg e dei valori assunti dal segnale di comparazione CP, come verrà spiegato in dettaglio nel seguito della descrizione.

Il terminale di uscita del comparatore di corrente 310 è connesso ad un circuito di abilitazione 316, atto a pilotare il bus di abilitazione En<1:n> in funzione del valore assunto dal segnale di comparazione CP.

Il segnale di abilitazione EC è generato da un circuito di scansione 318, che include tre blocchi di temporizzazione 320, 322 e 324 (descritti nel seguito). In particolare, ciascuno dei blocchi di temporizzazione 320, 322 e 324 ha un terminale d’uscita connesso ad un terminale d’ingresso di una porta logica OR 326. Il segnale di abilitazione EC è fornito dal terminale di uscita della porta OR 326.

Lo stadio ausiliario 224 è in grado di misurare in maniera indipendente sia la corrente generata dal transistore pMOS 306 sia la corrente assorbita dal transistore nMOS 304. A questo scopo, il segnale di pilotaggio DS generato dal blocco circuitale di pilotaggio 308 assume un valore di tensione pari alla tensione di alimentazione Vcc per misurare la corrente assorbita dalla sezione di adattamento ausiliaria 302, attivando il transistore nMOS 304 e interdicendo il transistore pMOS 306, oppure assume un valore di tensione pari alla massa per misurare la corrente generata dalla sezione di adattamento ausiliaria 302, attivando il transistore pMOS 306 e interdicendo il transistore nMOS 304.

Questa caratteristica è molto utile, in quanto se da un lato la variazione di temperatura e di tensione di alimentazione Vcc agiscono in modo comune sulle sezioni realizzate con transistori pMOS e quelle realizzate con transistori nMOS, per quanto riguarda invece le variazioni di processo, si potrebbe presentare il caso di una variazione tale da rendere i transistori di un tipo molto più (o molto meno) conduttivi del loro valore nominale.

Si supponga ora di volere pilotare il carico circuitale CL(j) con una corrente che fluisce dal terminale d’uscita dell’adattatore di uscita BUF(j) al carico circuitale CL(j) avente un valore nominale desiderato INOM e, di conseguenza, una corrispondente capacità di pilotaggio desiderata (definita dal segnale di riferimento Ireg). Affinché l’adattatore d’uscita BUF(j) sia in grado di fornire al carico circuitale CL(j) una corrente di tale intensità in maniera soddisfacente, il valore nominale INOM deve essere sufficientemente inferiore alla massima corrente che l’adattatore d’uscita BUF(j) può fornire, ovvero alla corrente generata dall’adattatore d’uscita BUF(j) nel caso in cui tutti gli n stadi operativi 210(i) sono attivati. Se così non fosse, e si volesse pilotare il carico circuitale CL(j) con una corrente esattamente uguale alla massima corrente che può fornire l’adattatore di uscita BUF(j), basterebbe anche un lieve peggioramento dei relativi parametri per impedire di ottenere la capacità di pilotaggio desiderata.

Per prima cosa, vengono attivati tutti gli n stadi operativi 210(i) dell’adattatore di uscita BUF(j), in maniera tale che il carico circuitale CL(j) riceva la massima corrente che può essere fornita. In queste condizioni, affinché la corrente totale fornita dall’adattatore di uscita BUF(j) abbia esattamente il valore nominale INOM, ciascuno stadio operativo dovrebbe essere in grado di fornire una corrente di valore pari ad INOM/n. Per questo motivo, il circuito di comando 314 controlla il generatore di corrente 312, in modo che la corrente di riferimento IO sia forzata a raggiungere un valore pari a INOM/n.

Il segnale di pilotaggio DS viene quindi pilotato alla tensione di massa, e la corrente di controllo IT fluisce dal terminale che fornisce la tensione di alimentazione Vcc verso il comparatore di corrente 310 attraverso il transistore pMOS 306. L’intensità della corrente di controllo IT viene confrontata con la corrente di riferimento IO, il cui valore è pari a INOM/n. Il risultato del confronto fra la corrente di controllo IT e la corrente di riferimento IO, rappresentato dal valore assunto dal segnale di comparazione CP, viene fornito al circuito di abilitazione 316, che pilota di conseguenza il bus di abilitazione En<1:n>.

Se la corrente di controllo IT risulta di valore superiore a quello della corrente di riferimento IO, significa che ciascuno stadio operativo 210(i) fornisce una corrente di valore superiore a INOM/n. Di conseguenza, Tintensità della corrente fornita al carico d’uscita CL(j), composta dalla somma delle correnti degli n stadi operativi 210(i) attivati, è maggiore di quella desiderata. In altre parole, la capacità di pilotaggio dell’ adattatore d’uscita è troppo elevata, e quindi è necessario diminuire il numero di stadi operativi 210(i) attivati. Per questo motivo, il segnale di comparazione CP viene asserito (per esempio al valore logico alto), ed il circuito di abilitazione 316 viene pilotato per attivare uno stadio operativo in meno, in modo che la linea corrispondente En<i> del bus di abilitazione En<l:n> venga deasserita. II segnale di comparazione CP viene inoltre fornito al circuito di comando 314, che agisce sul generatore di corrente comandato 312 per forzare il valore della corrente di riferimento IO al valore INOM/(n-l). Successivamente, viene effettuata una nuova misurazione della corrente di controllo IT. Se la corrente di controllo IT risulta essere di valore superiore al nuovo valore assunto dalla corrente di riferimento IO, ovvero INOM/(n-l), un ulteriore stadio operativo viene disattivato, con una conseguente ulteriore diminuzione della capacità di pilotaggio. Il procedimento viene ripetuto finché il valore della corrente di controllo IT raggiunge quello assunto dalla corrente di riferimento IO; in tale condizione, il valore della corrente di controllo IT moltiplicato per il numero di stadi operativi 210(i) attivati (cioè, Tintensità della corrente totale fornita al carico d’uscita CL(j)) eguaglia il valore desiderato INOM.

Naturalmente, non è necessario aggiornare il numero di stadi operativi 210(i) da attivare/disattivare ad ogni ciclo del procedimento appena descritto tramite il circuito di abilitazione 316; infatti, ciò può essere fatto anche alla fine del procedimento, quando tale numero è stato stabilito, ovvero solo quando il valore della corrente di controllo IT ha raggiunto il valore assunto dalla corrente di riferimento IO.

Un discorso del tutto analogo vale anche nel caso in cui il segnale di pilotaggio DS è uguale alla tensione di alimentazione Vcc, ovvero quando la corrente di controllo IT fluisce dal comparatore di corrente 310 verso il terminale che fornisce la tensione di massa attraverso il transistore nMOS 304.

Mentre per il monitoraggio delle variazioni dei parametri di processo basterebbe una sola procedura di misura, ad esempio, all’accensione del circuito elettronico 100, la temperatura ed il valore della tensione di alimentazione Vcc possono variare durante il funzionamento del circuito. Di conseguenza, il monitoraggio della capacità di pilotaggio dell’adattatore d’uscita BUF(j) deve essere eseguito per tutta la durata del funzionamento del circuito. Il monitoraggio viene temporizzato dal segnale di abilitazione EC. Quando il segnale di abilitazione EC viene asserito, ad esempio al valore logico alto, il comparatore di corrente 310 esegue la comparazione fra le correnti in ingresso, fornendo in uscita un corrispondente segnale di comparazione CP, altrimenti rimane disattivato.

Il segnale di abilitazione EC è dato dal risultato dell’operazione di disgiunzione logica dei segnali generati dai blocchi di temporizzazione 320, 322 e 324.

Il blocco di temporizzazione 320 genera un impulso di tensione di valore pari alla tensione di alimentazione Vcc in corrispondenza dell’accensione del circuito elettronico 100. Questo impulso di tensione viene fornito alla porta OR 326, e quindi trasmesso al comparatore di corrente 310. Di conseguenza, il comparatore di corrente 310 viene attivato all’ accensione del circuito elettronico, e rimane attivato per tutta la durata dell’impulso. Naturalmente, il blocco di temporizzazione 320 deve essere in grado di generare un impulso di durata temporale sufficientemente lunga da mantenere il comparatore di corrente 310 attivo per tutta la durata della procedura di misura della corrente di controllo IT.

Il blocco di temporizzazione 322 è dedicato all’attivazione del comparatore di corrente 310 per il monitoraggio della capacità di pilotaggio al variare della temperatura. Come precedentemente anticipato, la temperatura può variare anche dopo l’accensione del circuito elettronico; per questo motivo, il blocco di temporizzazione 322 genera un segnale composto da un treno di impulsi di tensione. In corrispondenza di ogni impulso di tensione fornito alla porta OR 326, il comparatore di corrente 310 viene attivato, e la corrente di controllo IT viene misurata. Dato che la temperatura varia in maniera relativamente lenta, gli impulsi di tensione vengono generati dal blocco di temporizzazione 322 ad una bassa frequenza. Ad esempio, il blocco di temporizzazione 322 può generare un impulso di tensione ogni 5-10 ms.

Il blocco di temporizzazione 324 è invece dedicato all’attivazione del comparatore di corrente 310 per il monitoraggio della capacità di pilotaggio al variare della tensione di alimentazione Vcc. Contrariamente al caso della temperatura, la tensione di alimentazione Vcc può subire variazioni molto rapide. In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il blocco di temporizzazione 324 monitora continuamente la tensione di alimentazione Vcc, e genera un impulso di tensione (che attiva la misura della corrente di controllo IT) in corrispondenza di ciascuna sua variazione.

Figura 4 illustra in dettaglio la struttura circuitale del blocco di temporizzazione 324, secondo una forma di realizzazione dell’invenzione.

Il blocco di temporizzazione 324 include un circuito di campionamento e mantenimento 402, atto a campionare la tensione di alimentazione Vcc e ad immagazzinare il valore campionato. Il circuito di campionamento e mantenimento 402 include un interruttore elettronico comandato 404 ed un registro di tensione 406 (ad esempio, realizzato tramite un condensatore) L’interruttore elettronico comandato 404 ha un primo terminale connesso al terminale che fornisce la tensione di alimentazione Vcc, un secondo terminale connesso ad un primo terminale del registro di tensione 406 per fornire una tensione campionata VS, ed un terminale di controllo atto a ricevere un impulso di campionamento CV. Il registro di tensione 406 ha un secondo terminale che riceve la tensione di massa.

Il blocco di temporizzazione 324 include ulteriormente un comparatore di tensione 408 connesso in cascata ad un circuito impulsatore 410. Il comparatore di tensione 408 ha due terminali d’ingresso connessi ai capi dell’interruttore elettronico comandato 404, ed un terminale d’uscita connesso ad un terminale d’ingresso del circuito impulsatore 410 per fornire un segnale di comparazione di tensione CT. Il circuito impulsatore 410 ha un terminale di uscita che fornisce gli impulsi di campionamento CV, il quale è connesso al terminale di controllo dell’interruttore elettronico comandato 404 ed alla porta OR 326.

Il comparatore di tensione 408 è caratterizzato da una soglia di rilevamento SV (ad esempio, uguale a 10-100 mVolts). Quando la differenza di tensione (in valore assoluto) fra i segnali applicati ai suoi terminali d’ingresso supera il valore della soglia di rilevamento SV, il segnale di comparazione di tensione CT in uscita al comparatore di tensione 408 viene asserito (ad esempio, al valore logico alto), ed il circuito impulsatore 410 fornisce al terminale d’uscita un impulso di campionamento CV di durata predefinita. L’impulso di campionamento viene fornito al comparatore di corrente (non mostrato in figura) tramite la porta OR 326, per abilitare la misura della corrente di controllo IT.

Per descrivere il funzionamento del blocco di temporizzaznone 324, verrà in seguito fatto riferimento, in congiunzione con la Figura 4, al diagramma temporale illustrato nella Figura 5, in cui sono mostrati gli andamenti temporali dei segnali principali coinvolti.

All’accensione del circuito elettronico, la tensione di alimentazione Vcc impiega un intervallo di tempo per raggiungere il proprio valore nominale (ad esempio, 3.3 Volt). Alla fine di tale transitorio di tempo, l’interruttore elettronico comandato 404 si chiude. In questo modo, il registro di tensione 406 riceve la tensione di alimentazione Vcc al proprio primo terminale, e ne immagazzina il valore (la tensione campionata VS assume cioè il valore della tensione di alimentazione Vcc). L’interruttore elettronico comandato 404 viene subito aperto, interrompendo ogni cammino conduttivo tra il terminale che fornisce la tensione di alimentazione Vcc ed il primo terminale del registro di tensione 406. Il valore della tensione di alimentazione Vcc campionata rimane comunque immagazzinato nel registro di tensione, tramite la tensione campionata VS.

Successivamente, finché l’interruttore elettronico 404 rimane aperto, il comparatore di tensione 408 vede la tensione di alimentazione Vcc applicata al primo terminale d’ingresso e la tensione campionata VS applicata al secondo terminale d’ingresso. In queste condizioni, il segnale di comparazione di tensione CT è deasserito, e il circuito impulsatore 410 non fornisce alcun impulso di campionamento CV. Di conseguenza, il segnale di abilitazione EC in uscita alla porta OR 326 rimane deasserito (a meno che gli altri blocchi di temporizzazione 320 o 322 non stiano fornendo uno degli impulsi di tensione).

Quando il valore della tensione di alimentazione Vcc subisce una variazione rispetto alla tensione campionata VS maggiore della soglia di rilevamento SV (nell’esempio illustrato nella Figura 5, tale variazione è un incremento positivo, ma lo stesso discorso vale anche per un decremento della tensione di alimentazione Vcc), il comparatore di tensione 408 asserisce il segnale di comparazione di tensione CT. Conseguentemente, il circuito impulsatore 410 fornisce un impulso di campionamento CV alla porta OR 326, abilitando una nuova misura della corrente di controllo IT, resa necessaria dal cambiamento delle condizioni elettriche dell’adattatore di uscita provocate dalla variazione della tensione di alimentazione.

L’impulso di campionamento CV viene inoltre fornito al terminale di controllo dell’ interruttore elettronico comandato 404, che si chiude, connettendo il terminale che fornisce la tensione di alimentazione Vcc con il primo terminale del registro di tensione 406. In questo modo, il valore della tensione campionata VS viene aggiornato al nuovo valore che la tensione di alimentazione Vcc ha raggiunto.

Di conseguenza, quando l’interruttore elettronico comandato 404 si riapre (alla fine dell’impulso di campionamento CV), il comparatore di tensione 408 vede al secondo terminale d’ingresso una tensione campionata VS aggiornata, che sarà utilizzata per il confronto con la tensione di alimentazione Vcc fino a quando l' interruttore elettronico comandato 404 non verrà di nuovo pilotato alla chiusura.

In questo modo, ogniqualvolta la tensione di alimentazione Vcc subisce una variazione pari o superiore alla soglia di rilevamento SV rispetto al valore precedentemente campionato, viene abilitata una nuova misura della corrente di controllo, ovvero, viene valutata la capacità di pilotaggio.

Naturalmente alla soluzione sopra descritta un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti. In particolare, sebbene la presente invenzione sia stata descritta con un certo livello di dettaglio con riferimento a sue forme di realizzazione preferite, è chiaro che varie omissioni, sostituzioni e cambiamenti nella forma e nei dettagli così come altre forme di realizzazione sono possibili; inoltre, è espressamente inteso che specifici elementi e/o passi di metodo descritti in relazione ad ogni forma di realizzazione esposta dell'invenzione possono essere incorporati in qualsiasi altra forma di realizzazione come una normale scelta di disegno.

Ad esempio, considerazioni analoghe si applicano se l' adattatore di uscita ha una struttura equivalente; in particolare, gli stadi operativi possono essere in numero diverso o realizzati con altri componenti (ad esempio, sostituendo i transistori MOS con transistori bipolari).

Sebbene nella descrizione l’adattatore di uscita è composto da due sezioni di adattamento connesse in cascata, nulla vieta di aggiungere sezioni di adattamento ausiliarie, ciascuna di esse monitorabile mediante una sezione di adattamento ausiliaria dedicata.

Inoltre, la misura della corrente di controllo e/o l’abilitazione degli stadi operativi possono essere realizzate in modo equivalente.

Non è esclusa la possibilità di modificare l’adattatore di uscita in modo da permettere l’attivazione separata delle sezioni circuitali formate da transistori pMOS da quelle formate da transistori nMOS; in questo modo, sarebbe possibile agire sul controllo della capacità di pilotaggio per transizioni da valore logico alto a valore logico basso e sul controllo della capacità di pilotaggio per transizioni da valore logico basso a valore logico alto in maniera indipendente.

Senza scostarsi dai principi dell’invenzione, è anche possibile dimensionare diversamente lo stadio ausiliario, oppure prevederne due o più.

Nulla vieta di applicare la soluzione proposta parzialmente, per regolare solo la corrente fornita o assorbita dall’adattatore di uscita.

Alternativamente, la corrente di controllo può essere confrontata in parallelo con diverse correnti di riferimento.

In una forma di realizzazione semplificata, è anche possibile attivare solo alcune delle modalità di temporizzazione descritte in precedenza.

In ogni caso, il controllo può essere attivato da un simile evento relativo all’accensione del circuito (o di una sua parte).

Analogamente, la stessa operazione può essere attivata con una diversa periodicità.

Considerazioni simili si possono applicare se la tensione di alimentazione è misurata in modo equivalente.

In alternativa, è possibile prevedere un controllo non continuo.

Ovviamente il valore di soglia del comparatore usato a tale scopo è puramente indicativo e non va inteso in modo limitativo.

Considerazioni simili si possono applicare se il circuito elettronico possiede un solo terminale di uscita, ed un solo adattatore di uscita corrispondente.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un adattatore di uscita (BUF(j)) per fornire una corrente adattata ad un carico circuitale CL(j), l’adattatore di uscita includendo: una pluralità di stadi operativi (214(i)) ciascuno per generare una componente della corrente adattata; e mezzi di abilitazione (212(i), En<1:n>, 224) per abilitare selettivamente ciascuno stadio operativo, caratterizzato dal fatto di includere ulteriormente: almeno uno stadio ausiliario (302); e mezzi di controllo (310, 312, 314) per misurare una corrente di controllo (IT) erogabile dall’ almeno uno stadio ausiliario e per attivare i mezzi di abilitazione in accordo con la corrente di controllo misurata.
2. 2. L’adattatore di uscita (BUF(j)) della rivendicazione 1, in cui tutti gli stadi operativi (214(i)) sono uguali, e l’almeno uno stadio ausiliario (302) consiste di un singolo stadio ausiliario uguale ad ogni stadio operativo.
3. 3. L’adattatore di uscita (BUF(j)) della rivendicazione 1 o 2, in cui: lo stadio ausiliario (302) include un primo ramo circuitale (304) ed un secondo ramo circuitale (306) per fornire alternativamente la corrente di controllo (IT), il primo ramo circuitale includendo transistori di un primo tipo ed il secondo ramo circuitale includendo transistori di un secondo tipo opposto al primo, la corrente di controllo fornita dal primo ramo essendo di segno opposto alla corrente di controllo fornita dal secondo ramo; ed in cui i mezzi di controllo (310, 312, 314) sono atti a misurare alternativamente la corrente di controllo fornita dal primo ramo o la corrente di controllo fornita dal secondo ramo.
4. 4. L’adattatore di uscita (BUF(j)) della rivendicazione 3, in cui i mezzi di controllo (310, 312, 314) includono mezzi per fornire una corrente di riferimento (312), mezzi per regolare la corrente di riferimento (314), e mezzi per confrontare (310) la corrente di controllo con la corrente di riferimento.
5. 5. L’adattatore di uscita (BUF(j)) di una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, comprendente ulteriormente mezzi (320) per attivare i mezzi di controllo (310, 312, 314) in risposta ad un’accensione dell’adattatore di uscita.
6. 6. L’adattatore di uscita (BUF(j)) di una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, comprendente ulteriormente mezzi (322) per attivare i mezzi di controllo (310, 312, 314) periodicamente.
7. 7. L’adattatore di uscita (BUF(j)) di una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, comprendente ulteriormente mezzi (402, 408) per misurare una tensione di alimentazione dell’adattatore di uscita, e mezzi (410) per attivare i mezzi di controllo (310, 312, 314) in funzione della tensione di alimentazione misurata.
8. 8. L’adattatore di uscita (BUF(j)) della rivendicazione 7, in cui i mezzi per misurare la tensione di alimentazione (402, 408) includono: mezzi per memorizzare (406) una tensione di confronto (VS); mezzi per confrontare (408) la tensione di alimentazione con la tensione di confronto (VS), i mezzi di controllo (310, 312, 314) essendo attivati in funzione del confronto della tensione di alimentazione con la tensione di confronto; e mezzi per aggiornare (404) la tensione di confronto alla tensione di alimentazione in risposta ad ogni attivazione dei mezzi di controllo.
9. 9. L’adattatore di uscita (BUF(j)) della rivendicazione 8, in cui i mezzi per confrontare (408) la tensione di alimentazione con la tensione di confronto (VS) includono mezzi per determinare il raggiungimento di un valore di soglia da parte della differenza tra la tensione di alimentazione e la tensione di confronto, i mezzi di controllo essendo attivati in risposta al raggiungimento del valore di soglia.
10. 10. Un circuito elettronico (100) comprendente mezzi (105) per fornire almeno un segnale di uscita, ed almeno un adattatore di uscita (BUF(j)) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, ciascuno per fornire la corrente adattata per un corrispondente segnale d’uscita.
11. 11. Un metodo per fornire una corrente adattata ad un carico circuitale, il metodo comprendendo i passi di: generare una pluralità di componenti della corrente adattata tramite corrispondenti stadi operativi; e abilitare selettivamente ciascuno stadio operativo mediante mezzi di abilitazione, caratterizzato dal fatto di includere ulteriormente i passi di: misurare una corrente di controllo erogabile da almeno uno stadio ausiliario, e attivare i mezzi di abilitazione in accordo con la corrente di controllo misurata.