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Die Erfindung betrifft eine integrierte
Schaltung mit einer Eingangsschaltung zum Empfangen von Signalen.
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Integrierte Schaltungen weisen üblicherweise
Signaleingänge
und Signalausgänge
auf. Zum Empfangen von externen Signalen sind die Signaleingänge mit
Eingangsschaltungen versehen, mit denen ein von aussen anliegendes
Signal empfangen und das Signal den chipinternen Schaltungen zur Verfügung gestellt
wird.
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Im einfachsten Fall bestehen solche
Eingangsschaltungen aus einem Inverter, der zwei in Reihe geschaltete,
komplementäre
Transistoren umfaßt,
an deren Steuereingängen
jeweils das Eingangssignal angelegt ist. An dem Mittenanschluß der Transistoren,
d.h. zwischen den beiden Transistoren, ist das invertierte Eingangssignal
abgreifbar.
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Insbesondere beim Zustandswechsel
eines an einer Eingangsschaltung anliegenden Eingangssignales fließt durch
die Eingangsschaltung ein Schaltstrom, der den Stromverbrauch der
integrierten Schaltung erhöht.
Auch können
Eingangsschaltungen vorgesehen sein, die einen Ruhestromverbrauch
aufweisen, so dass der Gesamtstromverbrauch der integrierten Schaltung
durch den Stromverbrauch der Eingangsschaltung nicht unwesentlich mitbestimmt
ist.
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An den Eingängen der integrierten Schaltung können jedoch
auch dann Eingangssignale anliegen, wenn diese Eingangssignale für eine andere
integrierte Schaltung verwendet werden sollen, z.B. wenn mehrere
integrierte Schaltungen an einem Bussystem anliegen, wobei eine
Busleitung mit jeweils einem entsprechenden Eingang mit jedem der angeschlossenen
integrierten Schaltungen verbunden ist. In diesem Fall sind alle angeschlossenen
Eingangsschaltungen aktiv und detektieren das anliegende Eingangssignal,
ohne dass das Eingangssignal in den nicht angesprochenen integrierten
Schaltungen zu einem Auslösen
einer Funktion führt.
Dies erhöht
den Stromverbrauch merklich, insbesondere in einem Gesamtsystem,
in dem eine größere Anzahl von
integrierten Schaltungen mit ihren Eingängen an einem Bussystem angeschlossen
sind.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, den Stromverbrauch einer integrierten Schaltung zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird durch die integrierte Schaltung
nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 6 gelöst.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Erfindungsgemäß ist eine integrierte Schaltung
mit einer Eingangsschaltung vorgesehen. Die Eingangsschaltung dient
zum Empfangen eines Signals und zum Bereitstellen des Signals für die integrierte
Schaltung. Die Eingangsschaltung weist einen Aktivierungseingang
für ein
Aktivierungssignal auf, um die Eingangsschaltung abhängig von
dem Aktivierungssignal zum Empfangen von Signalen zu aktivieren.
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Es ist also erfindungsgemäß eine integrierte Schaltung
mit einer Eingangsschaltung versehen, die deaktivierbar ist, so
dass die Eingangsschaltung keinen Ruhestrom aufnimmt bzw. keinen
Schaltstrom durch das Detektieren des anliegenden Signals aufnimmt,
die die Energieversorgung belasten, obwohl das Eingangssignal in
der betreffenden integrierten Schaltung nicht benötigt wird.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein,
dass die Eingangsschaltung so geschaltet ist, dass mit Hilfe des
Aktivierungssignals die Eingangsschaltung ein- oder ausschaltbar
ist. D.h. die Eingangsschaltung wird abhängig von dem Aktivierungssignal
mit der Stromversorgung verbunden oder von der Stromversorgung getrennt.
Auf diese Weise ist es sehr effektiv möglich, die Eingangsschaltung
zu deaktivieren und somit sicherzustellen, dass bei Zustandswechseln
des Eingangssignals kein Strom durch die Eingangsschaltung fließt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die
Eingangsschaltung in einer bidirektionalen Ein/Ausgangsschaltung
umfaßt
ist. Bei bidirektionalen Ein/Ausgangsschaltungen wird häufig beim
Treiben eines Ausgangssignals mit Hilfe des Ausgangstreibers die
parallel zu dem Ausgangstreiber an dem jeweiligen externen Anschluß angeschlossene
Eingangsschaltung mit angesteuert. Die Eingangsschaltung empfängt dann
das auf die Ausgangsleitung getriebene Signal und stellt es an dem
Ausgangsknoten der Eingangsschaltung zur Verfügung, der in diesem Fall von
den Schaltungen in der integrierten Schaltung abgekoppelt ist, so
dass es keine Funktion auslöst.
Auch bei einer bidirektionalen Ein-/Ausgangsschaltung wird also
eine erhöhte
Stromaufnahme bewirkt, wenn Signale von der integrierten Schaltung auf
eine externe Leitung getrieben werden sollen.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
die Eingangsschaltung ein Dateneingang für eine Speicherschaltung ist,
wobei eine Steuerschaltung zum Generieren des Aktivierungssignals
vorgesehen ist. Die Steuerschaltung generiert das Aktivierungssignal, wenn
Daten über
die Eingangsschaltung in die Speicherschaltung zu schreiben sind.
Es ist also vorgesehen, dass nur beim Empfangen von Daten über z.B. einen
externen Datenbus die Eingangsschaltungen der Speicherschaltung
aktiviert ist, während
im sonstigen Betrieb der Speicherschaltung Dateneingänge deaktiviert
bzw. ausgeschaltet sind.
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Da das Schreiben von Daten in die
Speicherschaltung mit Hilfe von Steuersignalen, wie z.B. dem Speicherauswahlsignal,
dem Wortleitungsaktivierungssignal, dem Bitleitungsaktivierungssignal und/oder
dem Schreibsignal erkennbar ist, kann in Abhängigkeit dieser Signale das
Aktivierungssignal generiert werden, so dass die Eingangsschaltungen beim
Auslesen aus der Speicherschaltung abgeschaltet werden können. Zeigen
die zuvor genannten Signale an, dass nun in die Speicherschaltung
geschrieben werden soll, so werden die Eingangsschaltungen der integrierten
Schaltung durch das durch die Steuerschaltung generierte Aktivierungssignal eingeschaltet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Schalten einer Eingangsschaltung,
insbesondere für
eine integrierte Speicherschaltung vorgesehen, bei dem die Eingangsschaltung
aktiviert wird, wenn ein Schreibzugriff auf die integrierte Speicherschaltung
durchgeführt
werden soll und bei dem die Eingangsschaltung deaktiviert wird,
wenn kein Schreibzugriff auf die integrierte Speicherschaltung durchgeführt werden
soll.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltung
wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 Schaltbild
einer Eingangsschaltung für eine
erfindungsgemäße integrierte
Schaltung;
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2 ein
Blockschaltbild einer Steuerschaltung zum Generieren des Aktivierungssignals;
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3 ein
Schaltbild für
eine Steuerschaltung zum Generieren des Aktivierungssignals; und
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4 ein
Signalzeitdiagramm, dass die Generierung des Aktivierungssignals
veranschaulicht.
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In 1 ist
eine mögliche
Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Eingangsschaltung
dargestellt. Die Eingangsschaltung weist eine Inverterschaltung 5 auf,
die einen ersten p-Kanal-Transistor 1 und
einen n-Kanal-Transistor 2 aufweist. Der erste p-Kanal-Transistor 1 und
der erste n-Kanal-Transistor 2 sind in Reihe geschaltet,
wobei deren Steuereingänge
mit dem zu empfangenden Eingangssignal E verbunden sind.
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Ein erster Anschluss des ersten p-Kanal-Transistors 1 ist
mit einer Ausgangsleitung 3 verbunden, auf die als Ausgangssignal
A das invertierte verstärkte
Eingangssignal E getrieben wird. Ein zweiter Anschluß des p-Kanal-Transistors 1 ist über einen Schalter
mit einem Versorgungsspannungspotential VDD verbunden. Der Schalter
ist steuerbar durch ein Aktivierungssignal S. Der Schalter ist vorzugsweise als
zweiter p-Kanaltransistor 4 ausgebildet, an deren Steuereingang
das Aktivierungssignal angelegt ist.
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Der erste n-Kanaltransistor 2 ist
mit einem ersten Anschluss und ebenfalls mit der Ausgangsleitung 3 verbunden.
Ein zweiter Anschluss des ersten n-Kanal-Transistors 2 ist
mit einem ersten Anschluss eines zweiten n-Kanal-Transistors 7 verbunden,
dessen zweiter Anschluss mit einem Massepotential GND verbunden
ist. Der zweite n-Kanal-Transistor 7 ist steuerbar durch
das intervierte Aktivierungssignal S.
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Herkömmliche Eingangschaltungen
sind häufig
in Form eines Inverters aufgebaut, wobei bei einem Wechsel des Zustandspegels
des Eingangssignals kurzzeitig ein Strom zwischen dem Versorgungsspannungspotential
VDD und dem Massepotential GND fließt. Während eine solche Inverterschaltung
zwar einen geringen Ruhestrom hat, ist dieser jedoch bei einer größeren Anzahl
solcher Eingangsschaltungen nicht vernachlässigbar, und insbesondere steigt
bei häufig
wechselnden Eingangssignalen der Stromverbrauch einer solchen Inverterschaltung
stark an.
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Da solche Eingangsschaltungen ständig mit Eingangssignalen
verbunden werden, auch wenn die Eingangssignale nicht in der integrierten
Schaltung verwendet werden sollen, fließt bei jedem Wechsel des Zustandspegels
des Eingangssignals kurzzeitig ein Strom zwischen dem Versorgungsspannungspotential
VDD und dem Massepotential GND, sowie ein Strom über die Ausgangsleitung, um
die Kapazitäten der
daran angeschlossenen Eingänge
umzuladen. Bei anders aufgebauten Eingangsschaltungen kommt es auch
vor, dass der Ruhestrom größer ist, so
dass solche Eingangsschaltungen eine größere Belastung der Spannungsversorgungen
darstellen können.
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Mit Hilfe des zweiten p-Kanal-Transistors 4 und
des zweiten n-Kanaltransistors 7 kann die Eingangsschaltung
von der Versorgungsspannung abgekoppelt werden, so dass selbst bei
einem anliegenden Eingangssignal kein Strom durch die Eingangsschaltung
fließt.
Dadurch kann der Energieverbrauch der integrierten Schaltung minimiert
werden.
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Das Aktivierungssignal S ist so gestaltet, dass
es nur dann die Versorgungsspannung VDD an die Eingangsschaltung
anlegt, wenn das von der Eingangsschaltung detektierte und auf die
Ausgangsleitung 3 getriebene Signal in der integrierten
Schaltung verwendet werden soll.
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Auf diese Weise läßt sich Energie einsparen, insbesondere
dann, wenn mehrere integrierte Schaltungen über ein gemeinsames Bussystem
mit einem Eingangssignal verbunden sind. Wenn die integrierten Schaltungen
nicht gleichzeitig sondern im Wechsel betrieben werden, ist dabei
jeweils immer nur eine oder ein Teil der integrierten Schaltungen
aktiviert, obwohl alle entsprechenden Eingangsschaltungen mit den
Signalleitungen des Bussystems verbunden sind. Die Eingangsschaltungen
aller integrierten Schaltungen, die mit den Signalleitungen des
Bussystems verbunden sind, schalten bei jedem Wechsel des betreffenden
Signals und verbrauchen Energie. Mit der erfindungsgemäßen Schaltung
ist es vorteilhaft, die Eingangsschaltungen deaktivieren zu können, damit
diese eine Signalverstärkung
nicht vornehmen, wenn das Signal im Inneren der integrierten Schaltung
nicht verwendet wird.
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In 2 ist
ein Blockdiagramm dargestellt, der die Ansteuerung von Eingangsschaltungen
eines Speicherbausteins mit Hilfe einer Steuerschaltung dargestellt
ist. Die Eingangssignale E in der Eingangsschaltung 5 werden
dabei gesteuert durch die Steuerschaltung 6 als Ausgangssignal
A auf die Ausgangsleitungen 3 getrieben.
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Die Steuerschaltung 6 generiert
ein Aktivierungssignal S das jeder der Eingangsschaltungen, die
deaktivierbar sein sollen, zur Verfügung gestellt wird. Die Steuerschaltung 6 weist
vier Eingänge
auf, an die das Speicherauswahlsignal CS, das Wortleitungsaktivierungssignal
RAS, das Bitleitungsaktivierungssignal CAS und das Schreibsignal
WE angelegt sind. Die Eingangsschaltungen 5 sind Eingangsschaltungen
für Datensignale
und können
in einer bidirektionalen Ein-/Ausgangsschaltung 8 umfasst sein.
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Die Steuerschaltung 6 entscheidet
abhängig von
dem Speicherauswahlsignal CS, dem Wortleitungsaktivierungssignal
RAS, dem Bitleitungsaktivierungssignal CHS und dem Schreibsignal
WE, ob die Eingangsschaltungen 5 aktiviert oder deaktiviert,
d.h. von der Versorgungsspannung VDD abgekoppelt sind.
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In 3 ist
ein Blockschaltbild einer möglichen
Ausführungsform
der Steuerschaltung 6 dargestellt. Die Eingangssignale
sind in der dargestellten Ausführungsform
Low-Activ-Signale,
d.h. die Aktivierung einer Funktion erfolgt, wenn das jeweilig Signal von
dem High-Zustand auf den Low-Zustand übergeht.
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Das Schreibsignal wird an einen Inverter 10 angelegt,
dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines ersten Nicht-UND-Gatters 11 verbunden
ist. Das Bitleitungsaktivierungssignal CAS ist über einen zweiten Inverter 12 mit
einem zweiten Eingang des Nicht-UND-Gatters 11 verbunden.
Der Ausgang des ersten Nicht-UND-Gatters 11 ist mit einem
ersten Eingang eines Nicht-ODER-Gatters 13 verbunden. Das
Speicherauswahlsignal CS ist über
einen dritten Inverter 14 mit einem ersten Anschluß eines
zweiten Nichtundgatters 15 verbunden. Das Wortleitungsaktivierungssignal
RAS ist mit einem zweiten Anschluß des zweiten Nicht-UND-Gatters 15 verbunden.
Ein Ausgang des zweiten Nicht-UND-Gatters 15 ist mit einem
zweiten Eingang des Nicht-ODER-Gatters 13 verbunden. Am
Ausgang des Nicht-UND-Gatters 13 liegt
das Aktivierungssignal S an.
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In 4 ist
ein Signalzeitablaufdiagramm zu der Steuerschaltung gemäß 3 dargestellt, das die Abhängigkeit
der Generierung des Aktivierungssignals von dem Speicherauswahlsignal
CS, dem Wortleitungsaktivierungssignal RAS, dem Bitleitungsaktivierungssignal
CAS und dem Schreibsignal WE darstellt. Das Aktivierungssignal S
wird dann generiert, wenn ein Schreibzugriff vorliegt und Daten
in die Speicherschaltung geschrieben werden sollen. In diesem Fall
müssen
die Eingangsschaltungen zur Übernahme
der Daten von einem Datenbus aktiviert sein.
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Das Aktivierungssignal S wird generiert, wenn
das Aktivieren der Wortleitungen abgeschlossen ist und die Daten über die
Schreibleseverstärker in
die Speicherzellen geschrieben werden sollen. Das Aktivieren der
Wortleitungen wird durch das Wortleitungsaktivierungssignal RAS
durchgeführt.
Es ist beendet, wenn das RAS-Signal von dem Low-Zustand auf den
High-Zustand wechselt.
Anschließend oder
gleichzeitig wird das Bitleitungsaktivierungssignal CAS von dem
High-Zustand auf den Low-Zustand gelegt, wodurch die Schreibleseverstärker zum Schreiben
der Daten in die Speicherzellen aktiviert werden. Die Auswahl der
adressierten Schreibleseverstärker
wird durch die mit Hilfe des Bitleitungsaktivierungssignal übernommene
y-Adresse, die an den Adresseingängen
deren Speicherschaltung anliegt, durchgeführt.
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Sobald das Bitleitungsaktivierungssignal CAS
aktiviert wird, werden die Eingangsschaltungen durch das Aktivierungssignal
S eingeschaltet, so dass Daten von dem Datenbus in die Spei cherschaltung übernommen
werden können.
Wird das Bitleitungsaktivierungssignal CAS deaktiviert, wird nach einer
kurzen Verzögerungszeit,
die durch die Signallaufzeit der in 3 dargestellten
Schaltung bedingt ist, das Aktivierungssignal S deaktiviert, so
dass die Eingangsschaltungen keine auf dem Datenbus anliegenden
Signale mehr empfangen können.
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Die Verwendung einer solchen Schaltung
ist insbesondere bei Speicherschaltungen sinnvoll, da häufig mehrere
Speicherschaltungen an einem einzigen Datenbus angelegt werden,
und einzeln mit Hilfe eines Speicherauswahlsignals CS ausgewählt werden.
Die übrigen
Speicherschaltungen liegen ebenfalls an dem Datenbus an und erhalten
an Ihren Eingängen
insbesondere an ihren Dateneingängen
die auf eine der Speicherschaltungen zu schreibenden Daten, obwohl
diese Daten nicht verwendet werden. Durch das Abschalten der Eingangsschaltungen
wird erreicht, dass man das Empfangen der Eingangssignale durch
die Eingangsschaltungen und das Treiben der Eingangssignale auf
Signalleitungen innerhalb der integrierten Schaltungen vermeidet,
indem die Eingangschaltung von der Versorgungsspannung abgekoppelt
wird.
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- 1
- Erster
p-Kanaltransistor
- 2
- Erster
n-Kanaltransistor
- 3
- Ausgangsleitung
- 4
- Zweiter
p-Kanaltransistor
- 5
- Eingangsschaltung
- 6
- Steuerschaltung
- 7
- Zweiter
n-Kanaltransistor
- 8
- Bidirektionale
Ein-/Ausgangsschaltung
- 10
- erster
Inverter
- 11
- erstes
Nicht-UND-Gatter
- 12
- zweiter
Inverter
- 13
- Nicht-Oder-Gatter
- 14
- Dritter
Inverter
- 15
- Zweites
Nicht-UND-Gatter
- A
- Ausgangssignal
- E
- Eingangssignal
- S
- Aktivierungssignal
- CS
- Speicherauswahlsignal
- RAS
- Wortleitungsaktivierungssignal
- CAS
- Bitleitungsaktivierungssignal
- WE
- Schreibsignal