DE10107141A1 - Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Schaltungselements und elektrische Schaltungsanordnung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Schaltungselements (1), bei dem bewußt Koppelkapazitäten (C¶K¶) zwischen zwei Leitbahnen (A, B) verwendet werden. Sie betrifft weiterhin eine elektrische Schaltungsanordnung mit wenigstens einem elektrischen Schaltungselement (1), dessen Schaltverhalten von einem Signal (PHIA) beeinflusst ist, welches mittels einer Koppelkapazität (C¶K¶) eingangsseitig auf das Schaltungselement (1) einwirkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteu­ ern eines elektrischen Schaltungselements sowie eine elek­ trische Schaltungsanordnung.

Elektrische Schaltungselemente werden üblicherweise mittels elektrischer Signale angesteuert, die den Schaltungselemen­ ten über elektrische Leitungen zugeführt sind. Wenn nun, wie dies häufig bei integrierten Halbleiterschaltungsanordnungen der Fall ist, viele durch verschiedene elektrische Signale anzusteuernde Schaltungselemente vorgesehen sind, sind auch entsprechend viele elektrische Leitungen zum Transport der Signale vorhanden. Ein Teil dieser Leitungen verläuft in der Regel über längere Abschnitte parallel zueinander. Dabei bilden sich zwischen einander benachbarten Leitungen soge­ nannte Koppelkapazitäten aus, die im Betrieb zu einem Über­ sprechen von Signalen führen. Das Ausmaß des Übersprechens ist abhängig von der Größe der Koppelkapazitäten und dieses wiederum ist abhängig von der Länge, über die hinweg die Leitungen einander benachbart sind, von den Breiten der Lei­ tungen und vom Abstand der Leitungen zueinander. Das Über­ sprechen wird im Allgemeinen als störend empfunden. Aus die­ sem Grunde versucht man, Koppelkapazitäten möglichst klein zu halten, so dass sie möglichst wenig Einfluss auf die elektrischen Signale haben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Ansteuern eines Schaltungselements mittels eines Signals anzugeben, bei dem eine entsprechende Koppelkapazität mög­ lichst wenig störend wirkt. Aufgabe ist es weiterhin, eine geeignete Schaltungsordnung anzugeben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass beim Ansteuern eines Schaltungselements eine vorhandene Koppelkapazität wirkungs­ mäßig bewusst miteinbezogen wird. Vorteilhafte Aus- und Wei­ terbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine elektrische Schaltungsanordnung und die Fig. 2 bis 4 verschiedene Signalverläufe.

Fig. 1 zeigt zwei Leitbahnen A, B, die parallel zueinander in einem Abstand d voneinander angeordnet sind und die ver­ schieden breit sind. Ihre jeweilige Breite ist mit b1, b2 bezeichnet. Da die Leitbahn A wesentlich breiter ist als die Leitbahn B, weisen die Leitbahnen A, B verschiedene Bahnka­ pazitäten CA, CB auf. Infolge dessen wirkt ein auf der Leit­ bahn A verlaufendes elektrisches Signal ΦA über die zwischen den beiden Leitbahnen A, B vorhandene Koppelkapazität C_K we­ sentlich stärker auf ein auf der Leitbahn B verlaufendes elektrisches Signal ΦB ein als umgekehrt. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, diese Einflussmöglichkeit bewusst einzu­ setzen. Dies wird nachstehend anhand der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten zeitlichen Signalverläufe erläutert, wo­ bei sich diese jeweils auf die Anordnung nach Fig. 1 bezie­ hen, soweit nicht anders angegeben.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Leitbahn A zwischen einer beispielsweise als Treiberschal­ tung DVR ausgelegten Schaltung und einer als Empfängerschal­ tung RVR ausgelegten Schaltung angeordnet. Ähnlich ist die Leitbahn B zwischen einer beispielsweise als Logikschaltung LOG angelegten Schaltung und einem als weitere Empfänger­ schaltung ausgelegten elektrischen Schaltungselement 1 ange­ ordnet. Zwischen der Logikschaltung LOG und der Leitbahn B kann sich weiterhin, wie in Fig. 1 dargestellt, ein Trans­ fergate T befinden.

Es sei nun angenommen, dass zu einem Zeitpunkt t1 (siehe Fig. 2) ein erstes Signal ΦA, welches mittels der Treiber­ schaltung DVR erzeugt wird, einen Übergang von einem niedri­ gen Pegel zu einem hohen Pegel aufweist. Zum selben Zeit­ punkt t1 Weise auch ein zweites Signal ΦB, welches mittels der Logikschaltung LOG erzeugt wird, einen Übergang von ei­ nem niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel auf (das Transfer­ gate T sei angenommenermaßen durchgeschaltet).

Bei traditionellen Schaltungsanordnungen wären nun Vorkeh­ rungen getroffen, dass sich das erste Signal ΦA auf der er­ sten Leitbahn A nicht auf das zweite Signal ΦB auf der zwei­ ten Leitbahn B auswirken kann, d. h., die Koppelkapazität C_K wäre auf minimalen Einfluss ausgelegt. In diesem Fall wiese das zweite Signal ΦB einen zeitlichen Verlauf auf wie in Fig. 2 gestrichelt als Signal ΦB' dargestellt. Erfindungsge­ mäß ist nun aber vorgesehen, mittels der Koppelkapazität C_K das erste Signal ΦA auch auf die zweite Leitbahn B einwirken zu lassen. Dies führt zu einem Einfluss auf das zweite Si­ gnal ΦB: Aufgrund der Gleichphasigkeit der beiden Signale ΦA, ΦB und aufgrund des Einflusses der Koppelkapazität C_K steigt das zweite Signal ΦB schneller auf seinen hohen Pegel an als ohne den Einfluss durch die Koppelkapazität C_K. Das elektrische Schaltungselement 1 wird somit an seinem Eingang schneller angesteuert, was dann auch zu einem schnelleren Schaltverhalten des elektrischen Schaltungselements 1 führt, was sich dann beispielsweise am zeitlichen Verhalten seines Ausgangssignals ΦC (in Fig. 2 nicht dargestellt) ablesen lässt.

Wenn nun die kapazitive Kopplung zwischen den beiden Leit­ bahnen A, B über die Koppelkapazität C_K und/oder wenn das er­ ste Signal ΦA auf der ersten Leitbahn A entsprechend stark ausgeprägt sind, kann es sogar geschehen, dass das zweite Signal ΦB auf der zweiten Leitbahn B nach dem Zeitpunkt t1 so stark beeinflusst wird vom ersten Signal ΦA der ersten Leitbahn A, dass sogar ein sogenannter Überschwinger auf­ tritt, d. h., dass das zweite Signal ΦB kurzzeitig einen Pe­ gelwert annimmt, der oberhalb seines eigentlichen Sollwerts liegt. Dies ist in Fig. 2 durch einen strichpunktierten Si­ gnalverlauf des zweiten Signals ΦB angedeutet, welches dabei mit dem Bezugszeichen ΦB" versehen ist.

Fig. 3 zeigt den Verlauf des zweiten Signals ΦB in einem Fall ähnlich dem Fall nach Fig. 2, allerdings mit dem Unterschied, daß das erste Signal ΦA einen Pegelwechsel von hohem nach niedrigem Pegel aufweist. Der Verlauf des zweiten Signals ΦB, der sich einstellen würde ohne Ausnützen der er­ findungsgemäßen Lehre, d. h., bei Ausschließen der Wirkung der Koppelkapazität C_K, ist gleich dem Verlauf nach Fig. 2 und wie bei Fig. 2 als gestrichelte Linie dargestellt und mit dem Bezugszeichen ΦB' versehen. Das Anwenden der erfin­ dungsgemäßen Lehre bewirkt ein verzögertes Ansteigen des zweiten Signals ΦB (als durchgezogene Linie dargestellt), was je nach Schaltungsumgebung (= weitere Schaltungselemente vorhanden, die zumindest irgendwie zusammenwirken) durchaus beabsichtigt sein kann.

Bei den anhand der Fig. 2 und 3 beschriebenen Signalver­ läufe des zweiten Signals ΦB, die sich bei Anwenden der er­ findungsgemäßen Lehre einstellen, wurde stets davon ausge­ gangen, dass die logische Schaltung LOG das zweite Signal ΦB erzeugt und die zweite Leitbahn B damit beaufschlagt, was dadurch geschehen kann, dass entweder das Transfergate T, wie es in Fig. 1 angedeutet ist, leitend geschaltet ist oder dass ein solches Transfergate T gar nicht vorhanden ist.

Fig. 4 nun zeigt ein Verhalten eines zweiten Signals ΦB (bei Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens), das sich dann einstellt, wenn entweder das Transfergate T nach Fig. 1 elektrisch sperrt oder aber, wenn dieses Transfergate T gar nicht vorhanden ist und die logische Schaltung LOG aus­ gangsmäßig in einem hochohmigen Zustand ist (sogenannter "Tristate-Zustand"), so dass sich auf der zweiten Leitbahn B (zunächst) gar kein aktives Signal ΦB ausbildet. In diesem Fall befindet sich die zweite Leitbahn B in einem sogenann­ ten elektrisch floatenden Zustand. Wenn nun zum (bereits ge­ nannten) Zeitpunkt t1 das erste Signal ΦA einen Pegelwechsel von "Low" nach "High" erfährt, d. h., wenn es von einem niedrigen Pegel in einen hohen Pegel wechselt und wenn dabei die erfindungsgemäße Lehre angewendet wird, führt das erfin­ dungsgemäß bewusst gewollte "Übersprechen" des ersten Si­ gnals ΦA von der ersten Leitbahn A auf die zweite Leitbahn B dazu, dass sich auf der zweiten Leitbahn B das zweite Signal ΦB ausbildet mit einem Signalverlauf, der kurzzeitig an­ steigt (es sei angenommen, dass das erste Signal ΦA einen ansteigenden Pegel aufweist; ansonsten wäre dies genau umge­ kehrt). Dieser kurzzeitige Anstieg und ein darauf sich ein­ stellendes Wiederabfallen sind in Fig. 4 aus Gründen einer bezüglich der Fig. 2 und 3 einheitlichen Darstellung (wiederum) mittels einer durchgezogenen Linie dargestellt. Dieser Effekt kann nun dahingehend ausgenützt werden, dass das an die zweite Leitbahn B angeschlossene Schaltungsele­ ment 1 seinen elektrischen Zustand ändert, wenn das zweite Signal ΦB einen Schwellwert, in Fig. 4 mit "S" bezeichnet, überschreitet.

Dies wird anhand des folgenden Beispiels näher erläutert:
Falls das Schaltungselement 1 ein Flipflop ist, welches sei­ nen elektrischen Zustand dann ändert, wenn an seinem Eingang (wenigstens kurzzeitig) ein Signal anliegt mit einem gegebenen Mindestmaß an Pegel (= vorgenannter Schwellwert "S"), dann wird dieses Schaltungselement 1 seinen elektrischen Zu­ stand genau dann ändern, wenn eingangsseitig diese Bedingung erfüllt ist. Mit der erfindungsgemäßen Lehre lässt sich dies nun (unter anderem) genau dann erfüllen, wenn zwar einer­ seits entweder die logische Schaltung LOG ausgangsmäßig in einem hochohmigen Zustand ist und/oder wenn das Transfergate T (das in dem Fall, in dem die logische Schaltung LOG ein­ gangsmäßig in seinem hochohmigen Zustand ist, gar nicht vor­ handen zu sein braucht) elektrisch sperrt, und wenn anderer­ seits aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre das erste Signal ΦA mittels der Koppelkapazität C_K entsprechend wirkungsvoll auf die zweite Leitbahn B gekoppelt wird.

In Abhängigkeit vom Ausmaß einer eventuell vorhandenen Hochohmigkeit eines an die zweite Leitbahn B angeschlossenen Eingangs des Schaltungselements 1 kann es auch geschehen, dass das zweite Signal ΦB anschließend an seine durch das erste Signal ΦA verursachte Pegeländerung (in Fig. 4 als ansteigende Pegeländerung dargestellt) den so angenommenen Pegel im Wesentlichen beibehält und (zumindest für eine ge­ wisse, im Vergleich zur Zeitdauer der Änderung des Pegels längere Zeit) seinen ursprünglichen Pegelwert nicht mehr an­ nimmt. Dies ist in Fig. 4 mit einem strichpunktierten Si­ gnalverlauf dargestellt, versehen mit dem Bezugszeichen ΦB'.

Claims (5)

1. Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Schaltungs­ elements (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteu­ ern unter Verwendung einer Koppelkapazität (C_K) er­ folgt, die zwischen zwei Leitbahnen (A, B) ausgebildet ist, und einem ersten Signal (ΦA), welches auf der er­ sten (A) der beiden Leitbahnen (A, B) ausgebildet ist, wobei das elektrische Schaltungselement (1) an der zweiten Leitbahn (B) angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Ansteuern eine zeitliche Änderung eines zweiten Signals (ΦB) beschleunigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Ansteuern eine zeitliche Änderung eines zweiten Signals (ΦB) verlangsamt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Ansteuern des elektrischen Schaltungs­ elements (1) dieses seinen elektrischen Zustand ändert.

5. Elektrische Schaltungsanordnung mit zwei Leitbahnen (A, B) und wenigstens einem Schaltungselement (1), welches eingangsmäßig mit der zweiten Leitbahn (B) verbunden ist, bei der die beiden Leitbahnen (A, B) galvanisch voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltverhalten des Schaltungselements (1) von einem auf der ersten Leitbahn (A) verlaufenden ersten Signal (ΦA) beeinflusst ist, welches mittels einer Kop­ pelkapazität (C_K) eingangsseitig auf das Schaltungsele­ ment (1) einwirkt.