CN1109186A - 含有铁电存储器的电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种电子装置利用铁电存储器来保持数据，不需 要备用电源电压。数据被存储在可在动态模式和不 消失模式之间转换的铁电RAM中。当通过“CLK” 键设定时钟模式时，存储器控制电路使铁电RAM 转换到不消失模式以保持其中的数据。当通过 “Sch”键或“Tel”键设定计划或电话模式时，铁电 RAM被转换到动态模式以读写数据。当探测到电 池电压过低或电池已取下时，铁电RAM转换到不 消失模式以保护所存储的数据。

Description

含有铁电存储器的电子装置
本发明涉及一种能够在动态模式和不消失模式之间转换的含有铁电存储器的电子装置，更具体地，本发明涉及铁电存储器中的模式转换控制。
习惯上，笔记本广泛地用来记录个人的日程计划和相识者的地址和电话号码。然而，近来所谓的电子笔记本已经推出并付诸实用。电子笔记本通过按健输入操作把数据存储在一个半导体存储器内，并从存储器读出数据，而且，若有必要，可以在显示区上显示出数据。
在电子笔记本中，数据是存储在例如DRAM(动态随机存取存储器)或SRAM(静态随机存取存储器)这样的RAM(随机存取存储器)内的，存储器可以安装在电子笔记本内，也可以安装在用作外部存储媒体的一个存储卡内。即使当电源关断时或存储卡从电子笔记本上取下时，在RAM上也供有一个后备电压，以保持所存储的数据。通常用蓄电池或干电池作为这种电子装置的电源。因此，如果经过长时间之后蓄电池或干电池被消耗完了，在RAM上不再能得到后备电压，RAM中的数据将会丢失。为了防止出现这一情况，一些常见的电子装置具有告警功能，在电源电压减少到小于一个预定值的时候，通过显示或蜂鸣来通知用户需要更换电池了。
然而，即使对于具有更换电池告警功能的电子装置，如果该装置长时间没有使用，用户就不会发现告警，电源就会继续消耗。在这种情形下，尽管有告警功能，RAM中的数据还是要丢失。
近几年来开发了一些新的存储器。其中之一是铁电存储器，它不仅有等效于普通半导体RAM的读/写特性，而且还有不消失的特性。
铁电存储器可以工作于动态模式或不消失模式：在前一模式下，存储器和普通的DRAM一样工作；在后一模式下，它象不消失存储器那样工作。较具体地说，在动态模式工作时，由于因特殊的存储器结构而获得的高介电常数，存储器用作一个DRAM电容器元件，在不消失模式工作时，由于因极化而达到的稳定状态，没有电源也能保持住数据。
本发明的一个目的是，提供一种不用后备电源，把数据存储在铁电存储器内的电子装置。
本发明的另一个目的是，提供一种用来准确地控制用于电子装置的铁电存储器的工作模式的装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种电子装置，它包括：
工作模式能够在动态模式和不消失模式之间转换的铁电存储器；
用来设置电子装置的工作状态的状态设置装置；以及
用来控制铁电存储器的工作模式，使之与由状态设置装置所设置的电子装置的工作状态相配合的模式控制装置。
根据本发明的另一个方面，提供了一种电子装置，它包括：
用来输入数据的输入装置；
可在动态模式和不消失模式之间转换的、用来存储通过输入装置输入的数据的铁电存储器；
用来为驱动电子装置而提供电源的电池；
用来监视电池状态的监视装置；以及
用来根据被监视装置所监视的电池状态来把铁电存储器从动态模式转换成不消失模式的转换装置。
根据本发明的再一个方面，提供了一种信息存储系统，它包括一个外部存储媒体和一个电子装置，该外部存储媒体以可卸方式与该电子装置相连接，该电子装置向/从该外部存储媒体写/读数据。
外部存储媒体包含一个可在动态模式和不消失模式之间转换的铁电存储器，以及
电子装置包含用来输出信号以控制动态模式和不消失模式之间的转换的控制装置。
下面的说明将给出本发明的其他目的和优点，其中一部分通过说明就可以明白，另一部分可以通过对本发明的实践来了解。利用在所附权利要求中特别指出的各种装置及其组合，本发明的目的和优点可被实现和达到。
附图的简要说明：
与本说明书相结合的附图是说明书的一个组成部分，它们描绘了本发明目前的优选实施例，它们与上面的一般性说明以及下面对优选实施例的详细说明一起，用来解释本发明的原理。
图1是一个电路图，示出根据本发明第一实施例的电子装置的电源结构；
图2是一个框图，示出图1所示电子装置的电子电路的详细结构；
图3是示出图2所示电子电路中的铁电RAM的接线端结构的图；
图4是一个时间进程图，说明图2所示电子电路中的铁电RAM的模式转换过程；
图5是一个流程图，说明根据本发明第一实施例的电子装置的工作；
图6是一个电路图，示出根据本发明第二实施例的电子装置的电源结构；
图7是一个时间进程图，示出当接通电源时图6所示电子电路中的铁电RAM的模式转换过程；
图8是一个时间进程图，示出当断开电源时图6所示电子电路中的铁电RAM的模式转换过程；
图9是一个电路图，示出根据本发明第三实施例的电子装置的电源结构；以及
图10是根据本发明第四实施例的电子电路的框图，在该电子电路中可以插入用作外部存储媒体的铁电RAM卡。【第一实施例】
图1是一个电路图，示出了用于电子电路的一种电源电路，在该电子电路中，一个不消失铁电存储器根据对电源电压的探测和对装置模式的设定，在动态模式和不消失模式之间转换。
通过电源开关SW和稳压器R，电源电压从由蓄电池或干电池组成的电池电源B施加到电子电路10上，该电子电路是例如电子笔记本那样的电子装置的主要部件。稳压器R的输出电压被电压探测器D所探测，后者输出一个电压探测信号，加到电子电路10上。
图2是示出电子装置中的电子电路10的框图。
在电子电路10中，CPU(中央处理单元)11在对由按健输入部12提供的按键操作信号作出响应时，激活预先存储在ROM(只读存储器)13中的系统程序，使电路10的各个部分的工作都得到控制。CPU11与按健输入部12，ROM13以及电压探测器D相连接。它还与作为工作存储器的RAM14，时间测量部15，铁电存储器(铁电RAM)16，存储器控制电路17以及显示器18相连接。
按键输入部12包括各种按键(未画出)，例如字母键、数字键和符号键，它们用来输入个人日程计划数据或相识者的地址和电话号码数据。该部还包括有一个“CLK”键12a，用来把装置10设定在时钟模式上，以显示时间；还有一个“Sch”键12b，用来把装置10设定在计划模式上，以记录或显示日程计划数据；还有一个“Tel”键，用来把装置设定在电话模式上，以记录或显示电话号码数据。
铁电RAM16在消失模式(动态模式)和不消失模式之间转换，在前一模式下，该RAM象普通DRAM那样工作；在后一模式下，它不需要备用电压。铁电RAM16把日程计划数据或电话号码数据作为记录数据存储起来，这两种数据是在计划模式和电话模式下输入的。
控制信号，例如关于在动态模式和不消失模式之间转换的模式转换信号D/NV和刷新信号RFSH，是由存储器控制电路17在对来自CPU11的指令作出响应时提供给铁电RAM16的。
存储器控制电路17通过其中的双稳电路(FF)17a输出一个模式转换信号D/NV。当信号D/NV为“1”时，铁电RAM16被设置在动态模式；当信号D/NV为“0”时，RAM16被设置在不消失模式。
图3是示出安装在电子电路10中的铁电RAM16的接线端结构的图。
铁电RAM16含有一个电源端Vcc，一个接地端GND和一些与地址线及数据线相连接的接线端。它还含有一些控制信号输入端，用来接收模式转换信号D/NV，刷新信号RFSH，芯片激活信号CE，写入激活信号WE和输出激活信号OE。
图4是一个时间进程图，示出电子电路10中的铁电RAM16的模式转换过程。
在不消失模式下，当在一个预定的时间间隔内向铁电RAM16施加了芯片激活脉冲信号CE时，则在模式转换期的终结处模式转换信号D/NV从“0”(VIL)转变为“1”(VIH)，使铁电RAM16转换到动态模式，在该模式中有刷新信号RFSH出现。在动态模式下，当刷新信号RFSH停止供给时，模式转换信号D/NV就从“1”(VIH)转变成“0”(VIL)，并在一个预定的时间间隔内向铁电RAM16提供芯片激活脉冲信号，于是在模式转换期结束后铁电RAM16被转换到不消失模式。
现在参考图5所示的流程图来说明上述电子电路的工作。
当接通图1所示的电源开关SW时，CPU11根据电压探测器D的电压探测信号，确定加在电子电路10上的电池B的电源电压是否低于工作所必须的一个预定值(步骤S1)。
如果在步骤S1中确定电源电压并不低于该预定值(“否”)，则电子装置将等待从按键输入部12提供按键操作信号(步骤S1→步骤S2)。时钟模式
当用户通过操作按键输入部12的“CLK”键12a设定时钟模式时，CPU11就确定由存储器控制电路17中双稳电路17a产生的模式转换信号D/NV是否是“1”，即确定铁电RAM16的当前工作模式是否是动态模式(步骤S3→步骤S4)。如CPU11确定当前的工作模式是动态模式，存储器控制电路17就命令停止供给刷新信号RFSH，把模式转换信号D/NV从“1”(VIH)转变成“0”(VIL)，并在一个预定的时间间隔内向铁电RAM16提供芯片激活信号CE。这样，RAM16被转换到不消失模式(步骤S5、S6和S7)。
根据来自时间测量部15的时间数据，显示器18显示时间(步骤S8)。
在时钟模式下，因为数据不是向/从铁电RAM16写入/读出的，所以为了避免消耗电源，铁电RAM被转换到不消失模式。
如果CPU11确定当前的工作模式是不消失模式，则步骤S5至S7被跳过，流程直接进入时间显示步骤(步骤S8)。计划模式和电话模式
在步骤S2的等待状态中，如果用户通过操作按键输入部12中的“Sch”键12b或“Tel”键12c设定了计划模式或电话模式，CPU11就确定由存储器控制电路17提供的模式转换信号D/NV是否为“1”，也即确定铁电RAM16的当前工作模式是否是动态模式(步骤S9→步骤S10)。如果CPU11确定当前的工作模式不是动态模式，存储器控制电路17就命令在一个预定的时间间隔内向铁电RAM16提供芯片激活信号CE，把模式转换信号D/NV从“0”(VIL)转变成“1”(VIH)，并开始提供刷新信号RFSH。这样，铁电RAM16被转换到动态模式(步骤S11、S12和S13)。
在这个状态下，日程计划数据或电话号码数据就可以根据按键输入操作向铁电RAM16写入或从铁电RAM16读出，并且记录或显示过程也可以执行(步骤S14)。
在计划模式或电话模式下，因为数据是向/从铁电RAM16写入/读出的，所以RAM16被转换到动态模式，此时它象DRAM那样工作。
如果在步骤S10中CPU11确定当前的工作模式是动态模式，则步骤S11至S13被跳过，流程直接进入计划或电话处理步骤(步骤S14)。低电压状态
如果在步骤S1中CPU11确定电源电压低于预定值，CPU11就确定存储器控制电路17中设定的模式转换信号D/NV是否为“1”，也即确定铁电RAM16的当前工作模式是否是动态模式(步骤S1→步骤S17)。如果CPU11确定当前的工作模式是动态模式，存储器控制电路17就使刷新信号RFSH停止供给，把模式转换信号D/NV从“1”(VIH)转变为“0”(VIL)，并会在一个预定的时间间隔内向铁电RAM16提供芯片激活信号CE。这样，铁电RAM16被转换到不消失模式(步骤S18)。
如果在步骤S17中确定当前的工作模式为不消失模式，该模式即被保持住。
然后，通过显示一条信息或驱动一个蜂鸣器，执行告警过程(步骤S19)，以通知用户需要更换电池B。
总之，当电池B中剩余的容量变小到在动态模式下存储在铁电RAM16中的数据有可能受破坏或丢失时，RAM16便被转换到不消失模式。
这样，在上述的电子装置中，当选择了时钟模式时或者当电压探测器D探测到电源电压低于一个预定值时，铁电RAM16就被存储器控制电路17转换到不消失模式，以保持所存储的数据。当选择了计划模式或电话模式时，铁电RAM16就被转换到动态模式，以执行数据写入或读出操作。因为只有在需要存取存储器数据的时候才会消耗电源，所以这种方法能够延长电池B的寿命。【第二实施例】
图6示出了电子装置中电源的电路图，其中铁电RAM的工作模式随电源开关SW转换。
通过电源开关SW和稳压器R，由蓄电池或干电池组成的电源B向电子电路10提供电源电压。
在电源开关SW的后面插入了一个电容器C，它在电源开关处于“接通”状态时积累电源电压。当电源开关处于“断开”状态时，将在电子电路10上施加一个电源断开信号“0”(VIL)。电子电路10的结构与第一实施例中的相同。
图7是一个时间进程图，说明电源开关接通时的模式转换过程。
当电源开关SW在电子装置处在断开状态(铁电RAM16设定在不消失模式)时接通，电源电压在电容器C上积累，于是准备加到电子电路10的信号VCC和电源关断信号逐渐地增大。当信号VCC和电源关断信号变为“1”(VLH)时，存储器控制电路17命令在一个预定的时间间隔内向铁电RAM16施加芯片激活信号CE，把模式转换信号D/NV从“0”(VIL)转变为“1”(VIH)。这样，铁电RAM16被转换到动态模式，可以向其中写入或从其中读出数据。
图8是一个时间进程图，说明当电源开关断开时的模式转换过程。
当电源开关SW在电子装置处在工作状态(铁电RAM16设定在动态模式)时被关断，电源断开信号降低到“0”(VIL)，信号VCC则因电容器C的放电而逐渐减小。利用VCC的剩余电压，存储器控制电路17把模式转换信号D/NV从“1”(VIH)转变为“0”(VIL)，并命令在一个预定的时间间隔内向铁电RAM16施加芯片激活信号CE。这样，铁电RAM16被转换到不消失模式，数据得以保持。
图6所示的电子装置即以上述方式使得，在电源接通操作的同时，电子电路10中的铁电RAM16转换到动态模式，数据可以写入其中或从其中读出；在电源关断操作的同时，该铁电RAM16转换到不消失模式，数据得以保持。
【第三实施例】
图9示出电子装置电源的电路图，其中铁电RAM的工作模式随电池更换而转换。
通过电源开关SW和稳压器R，由蓄电池或干电池组成的电池电源B向电子电路10提供电源电压。
在电源开关SW和电路10之间插入了一个电池更换开关SW(B)。在更换电池B时，在电子电路10上施加一个电池更换探测信号。开关SW(B)是随同例如打开和合上电池盖的动作而动作的，使得每当更换电池B时，它都会动作。
按照图9所示的电子装置，在更换电池B时，电池盖被打开，于是开关SW(B)被合上，产生一个电池更换探测信号，加在电子电路10上，使电子电路10中的铁电RAM16转换到不消失模式。电池更换完毕后，电池更换探测信号停止供给，铁电RAM16转换到动态模式。这样，即使在电池B从电子装置中取出的时候，存储的数据也不会丢失。【第四实施例】
图10是一个电子电路的框图，该电路中可以插入一个带有铁电RAM的用作外部存储媒体的卡。在图10中，与图2所示电子电路10中相同的单元用和图2中使用的相同的代号来标明，对它们的说明不再重复。
铁电RAM卡21是一个卡式存储媒体，含有一个与前述各实施例相类似的铁电RAM16，用来存储诸如日程计划数据和电话号码数据之类的各种数据。铁电RAM卡21通过卡接口22和电子装置的内部电路20连接。在对电子装置中的铁电RAM控制电路23所提供的信号作出响应时，卡21中的铁电RAM在动态模式和不消失模式之间转换。
通过一个输入/输出控制电路24，CPU11向铁电RAM卡21写入数据或从中读出数据。
一个锁卡开关25与卡接口22相连。当锁卡开关25锁住时，可以防止已插入在电子装置中的铁电RAM卡21脱开。从锁卡开关25输出的锁卡信号被加到铁电RAM控制电路23上。
加有锁卡信号时，铁电RAM控制电路23向RAM卡21中的铁电RAM16提供一个等于“1”的模式转换信号D/NV，把RAM16转换到动态模式，以对存储器进行数据存取。当因取下铁电RAM卡21而不再提供锁卡信号时，控制电路23就把模式转换信号改变为“0”，使得RAM卡21中的铁电RAM16转换到不消失模式。这样，即使从电子装置中取下了卡21，存储在RAM卡21中的数据可以不需要后备电压而被保持。
对于熟悉本技术领域的人来说，很容易实现另外的优点和修改。因此，本发明在其较广义的方面而言并不局限于本说明书所示出和所说明的特定细节和代表性装置。从而，在不脱离后附权利要求及其等价叙述所确定的一般创造性概念的精神和范畴的前提下，有可能做出种种修改。

Claims (17)

1、一种电子装置，包括：
一个工作模式能够在动态模式和不消失模式之间转换的铁电存储器；
用来设置该电子装置的工作状态的状态设置装置；以及
用来控制铁电存储器的工作模式，使之与由状态设置装置所设置的电子装置的工作状态相配合的模式控制装置。
2、根据权利要求1的电子装置，其中：
状态设置装置包括用来把该电子装置设置在数据写入/读出状态的第一设置装置，在该状态中电子装置向/从铁电存储器写入/读出数据；以及
模式控制装置包括将铁电存储器设置在动态模式的装置，以与电子装置的数据写入/读出状态相配合。
3、根据权利要求2的电子装置，其中第一设置装置包括用来设置电子装置的工作状态，以记录和显示计划日程数据和/或电话数据的装置。
4、根据权利要求1的电子装置，其中：
状态设置装置包括用来将电子装置设置在非数据写入/读出状态的第二设置装置，在该状态中电子装置不向/从铁电存储器写入/读出数据；以及
模式控制装置包括用来将铁电存储器设置在不消失模式，以与电子装置的非数据写入/读出状态相配合的装置。
5、根据权利要求4的电子装置，它进一步包括时间测量装置，并且其中的第二设置装置包括用来设置电子装置的时钟模式以根据时间测量装置的内容来显示时间的装置。
6、根据权利要求1的电子装置，其中：
状态设置装置包括一个用来接通或断开电子装置的电源的开关；以及
模式控制装置包括用来在接通电源时设定动态模式，在断开电源时设定不消失模式的装置。
7、根据权利要求1的电子装置，其中模式控制装置包括用来在模式转换时至少在一个预定的时间间隔内向铁电存储器提供芯片激活脉冲信号(CE)和模式转换信号(D/NV)的信号发生装置。
8、一种电子装置，包括：
用来输入数据的输入装置；
具有可在动态模式和不消失模式之间转换的模式转换特性的用来存储通过输入装置输入的数据的铁电存储器；
用来为驱动电子装置而提供电源的电池；
用来监视电池状态的监视装置；以及
用来根据被监视装置所监视的电池状态来把铁电存储器从动态模式转换成不消失模式的转换装置。
9、根据权利要求8的电子装置，其中监视装置包括用来探测电池电压是否降低到低于一个预定值的电压探测装置。
10、根据权利要求8的电子装置，其中监视装置包括用来探测电池是否已从电子装置上卸下的探测装置。
11、根据权利要求10的电子装置，其中探测装置包括一个在电子装置更换电池时动作的开关。
12、根据权利要求8的电子装置，其中转换装置包括用来在模式转换时至少在一个预定的时间间隔内向铁电存储器提供芯片激活脉冲信号(CE)和模式转换信号(D/NV)的信号发生装置。
13、一种信息存储系统，包括一个外部存储媒体和一个电子装置，该外部存储媒体以可卸方式与该电子装置相连，该电子装置向/从该外部存储媒体写入/读出数据；
外部存储媒体包含一个具有可在动态模式和不消失模式之间转换的模式转换特性的铁电存储器；以及
电子装置包含用来输出信号以控制动态模式和不消失模式之间的转换的控制装置。
14、根据权利要求13的信息存储系统，它进一步包括一个用来防止外部存储媒体从电子装置脱开的闭锁开关，以及
其中的控制装置包括用来在闭锁开关释开时将铁电存储器从动态模式转换到不消失模式的装置。
15、根据权利要求14的信息存储系统，其中的外部存储媒体含有一个存储卡。
16、根据权利要求15的信息存储系统，其中的电子装置进一步包括：
一个用来输入数据的键盘；以及
一个用来显示数据的显示屏。
17、根据权利要求13的信息存储系统，其中的控制装置包括用来在模式转换时至少在一个预定的时间间隔内向铁电存储器提供芯片激活脉冲信号(CE)和模式转换信号(D/NV)的信号发生装置。
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