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Technisches Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft elektronische Systeme und betrifft insbesondere
Systeme zur Sicherstellung, dass ein korrektes Initialisieren dieser
Systeme erfolgt.
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Hintergrund
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Während einige
integrierte Schaltungen Energie von einer einzelnen Leistungsversorgung
erhalten, beziehen andere integrierte Schaltungen (IC's) Energie von mehrere
Leistungsversorgungen. Häufig besitzen
IC's unterschiedliche
Erfordernisse in Bezug auf Spannung und/oder Strom für diversen
Arten von Schaltungen, etwa Treiber, Empfänger, Kernschaltungen, Phasenregelschleifen
(PLL) und dergleichen.
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Das
Einschalten bzw. Initialisieren eines IC's, das Energie nur von einer einzelnen
Leistungsversorgung erhält,
ist ein relativ einfacher Vorgang. Wenn jedoch mehrere Leistungsversorgungen
Energie an das IC abgeben, erfordert das Einschalten ggf., dass
diverse Schaltungen in einer speziellen Sequenz mit Energie versorgt
werden. Wenn Leistung nicht in der geeigneten Reihenfolge zugeführt wird,
kann dies ggf. zu einer Schädigung
oder Zerstörung
diverser individueller Schaltungen des IC's führen.
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Selbst
wenn eine Schädigung
der Schaltung kein Problem darstellt, kann ein nicht korrektes Zuführen der
Energie in der geeigneten Sequenz für ein IC verhindern, dass dieses
in korrekter Weise arbeitet. In vielen Arten von IC's (etwa Mikroprozessoren) ist
es erforderlich, einen Rücksetzzustand
einzunehmen und eine Initialisierungssequenz zu durchlaufen, bevor
die IC's ihre beabsichtigte
Funktion wahrnehmen können.
Die Initialisierungssequenz kann enthalten, dass gewisse Einheiten
des IC's Information mit
anderen Einheiten austauschen, die ihre Energie von einer anderen
Leistungsversorgung erhalten. Wenn eine der Einheiten, die in dem
versuchten Informationsaustausch beteiligt ist, nicht vollständig eingeschaltet
ist, findet der Informationsaustausch nicht statt, und das IC wird
nicht in korrekter Weise initialisiert.
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Überblick über die
Erfindung
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Es
wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einschalten bzw. Initialisieren
einer integrierten Schaltung (IC) offenbart. In einer Ausführungsform umfasst
ein IC mehrere Leistungsbereiche, wovon jeder so angeschlossen ist,
dass er Energie von mehreren Leistungsquellen erhält. Jeder
Leistungsbereich enthält
eine Leistungserfassungseinheit. Eine Leistungserfassungseinheit
in einem ersten der mehreren Leistungsbereiche ist ausgebildet,
ein erstes „Leistung
in Ordnung" Signal
von einem vorgeordneten Leistungsbereich zu empfangen und ist ferner ausgebildet,
ein zweites „Leistung
in Ordnung" Signal zu
setzen, das einem zweiten Leistungsbereich (funktionsmäßig hinter
dem ersten bzw. nachgeordneten) zuzuführen ist. Eine Leistungserfassungseinheit
in dem zweiten Leistungsbereich ist angeschlossen, das Vorhandensein
einer Spannung in dem ersten Leistungsbereich zu erkennen und ist
ferner angeschlossen, das erste „Leistung in Ordnung" Signal zu empfangen.
Wenn die Leistungserfassungseinheit in dem zweiten Leistungsbereich
sowohl die Anwesenheit von Energie in dem ersten Leistungsbereich erkannt
hat und das zweite „Leistung
in Ordnung" Signal
(das aus einem ersten Leistungsbereich stammt) empfangen hat, wird
ein drittes „Leistung
in Ordnung" Signal
gesetzt. Ein nachgeordneter Leistungsbereich empfängt das
dritte „Leistung
in Ordnung" Signal.
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In
einer Ausführungsform
stellt jede der Leistungsversorgungen Energie bei einer unterschiedlichen
Spannung im Vergleich zu den anderen Leistungsquellen bereit. Jeder
der Leistungsbereiche ist mit einer der mehreren Leistungsversorgungsquellen verbunden
und empfängt
eine Spannung, die speziell ist im Hinblick auf die Energie, die
von den anderen Leistungsbereichen aufgenommen wird. Die Leistungserfassungseinheiten
der diversen Leistungsbereiche sind miteinander in einer Kettentopologie
verbunden. Jeder der Leistungserfassungseinheiten ist angeschlossen,
um ein „Leistung
in Ordnung" Signal von
einem vorgeordneten (entsprechend der Lage in der Kettentopologie)
Bereich zu empfangen und ist ferner ausgebildet, das Vorhandensein
von Energie den vorgeordneten Leistungsbereich zu erkennen. Es sollte
beachtet werden, dass die Leistungserfassungseinheit des ersten
Leistungsbereichs der Verkettung direkt mit ihrer entsprechenden
Leistungsquelle verbunden sein kann, und in einigen Ausführungsformen
kann die von der Leistungsquelle erhaltene Energie gleichzeitig
als das „Leistung
in Ordnung" Signal
verwendet werden. Wenn keine vorgeordnete Energie von einer Leistungserfassungseinheit
eines vorgegebenen Leistungsbereichs erkannt wird, dann wird kein
nachgeordnetes „Leistung
in Ordnung" Signal
gesetzt (d. h. ein „Leistung
in Ordnung" Signal
für eine
Leistungserfassungseinheit in einem nachgeordneten Leistungsbereich).
Wenn die Leistungserfassungseinheit eines gegebenen Leistungsbereichs
Energie in dem vorgeordneten Leistungsbereich erkennt, dann wird
dem Zustand des nachgeordneten „Leistung in Ordnung" Signals den Zustand
des vorgeordneten „Leistung
in Ordnung" Signals
folgen (d. h. das „Leistung
in Ordnung" Signal wird
von der Leistungserfassungseinheit des vorgeordneten Leistungsbereichs
gesetzt).
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In
diversen Ausführungsformen
werden unterschiedliche Arten von Pegelschiebeschaltungen eingesetzt,
um die Leistungserfassungseinheiten einzurichten. Die Verwendung
von Pegelschiebeschaltungen ermöglicht
es, dass die Leistungserfassungseinheit eines gegebenen Leistungsbereichs
ein nachgeordnetes „Leistung
in Ordnung" Signal
unter Anwendung ihrer eigenen Leistungsversorgung und beim Erkennen
einer vorgeordneten Energie mit dem gesetzten Zustand des empfangenen
vorgeordneten „Leistung
in Ordnung" Signal
setzt. Ferner stellt das Erfordernis, dass jede Leistungserfassungseinheit die
Energie ihres entsprechenden Bereichs verwendet, sicher, dass ein „Leistung
in Ordnung" Signal nicht
fälschlich
gesetzt wird, wenn die erforderliche Energie in zugehörigen Bereich
noch nicht erhalten worden ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Aspekte der Erfindung gehen aus dem Studium der folgenden detaillierten
Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen hervor,
in denen:
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1a eine
Ansicht einer Ausführungsform einer
integrierten Schaltung (IC) mit mehreren Leistungsbereichen ist;
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1b eine
Zeichnung einer weiteren Ausführungsform
eines IC's mit mehreren
Leistungsbereichen ist;
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1c eine
Ansicht einer weiteren Ausführungsform
eines IC's mit mehreren
Leistungsbereichen ist;
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2 eine
Ansicht zur Darstellung einer Ausführungsform einer Kettenanordnung
von Leistungserfassungseinheiten ist;
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3 eine
schematische Ansicht einer Leistungserfassungseinheit und eines
Pegelschiebers für pwrok
ist;
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4 eine
schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Leistungserfassungseinheit
mit einem Pegelschieber mit einer Fehlererkennung ist, wenn pwrok
bzw. „Leistung
in Ordnung" nicht
gesetzt ist; und
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5 eine
Blockansicht einer Ausführungsform
eines Computersystems mit einem Prozessor mit mehreren Leistungsbereichen
ist.
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Obwohl
die Erfindung diversen Modifizierungen und Alternativen unterliegen
kann, sind dennoch spezielle Ausführungsformen beispielhaft in
den Zeichnungen dargestellt und werden hierin detailliert beschrieben.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Zeichnungen und die zugehörigen Beschreibungen
nicht beabsichtigen, die Erfindung auf die spezielle offenbarte
Form einzuschränken,
sondern es ist vielmehr beabsichtigt, alle Modifizierungen, Äquivalente
und Alternativen abzudecken, die innerhalb des Grundgedankens und
des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegen, wie sie durch
die angefügten
Patentansprüche
definiert ist.
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Arten zum Ausführen der
Erfindung
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1a zeigt
eine Darstellung einer Ausführungsform
einer integrierten Schaltung (IC) mit mehreren Leistungsbereichen.
Es sollte beachtet werden, dass diese Ausführungsform nur für anschauliche Zwecke
dargestellt ist und nicht beabsichtigt, einen speziellen Schaltungsaufbau
für die
integrierte Schaltung anzugeben. Im Allgemeinen können die diversen
Ausführungsformen
des Verfahrens und der Vorrichtung, wie sie hierin beschrieben sind,
auf eine Fülle
von Schaltungsgestaltungen für
IC's angewendet
werden, die mehrere unterschiedliche Leistungsversorgungen (hinsichtlich
der elektrischen Erfordernisse) benötigen.
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In
dieser speziellen Ausführungsform
enthält das
IC 10 fünf
separate Leistungsbereiche, wovon jeder Energie benötigt, die
unterschiedlich ist in Bezug zu anderen Leistungsbereichen. Ein
Leistungsbereich kann als eine Schaltung oder eine Gruppe aus Schaltungen
definiert werden, die die gleichen Energieerfordernisse besitzen
und somit eine gemeinsame Leistungsquelle besitzen. Insbesondere
wird ein Leistungsbereich als eine Schaltung oder eine Gruppe aus
Schaltungen definiert, die bei der gleichen Spannung arbeiten. Somit
erhält
in der gezeigten Ausführungsform
ein Leistungsbereich #1 eine Leistung bei 3,3 Volt, ein Leistungsbereich
#2 eine Leistung bei 1,2 Volt, ein Leistungsbereich #3 erhält Leistung
bei 0,9 Volt, ein Leistungsbereich #4 erhält Leistung bei 1,8 Volt und
ein Leistungsbereich #5 erhält Leistung
bei 2,5 Volt. Es sollte beachtet werden, dass Ausführungsformen
eines IC mit einer größeren oder kleineren
Anzahl an Leistungsbereichen möglich
und hierin mit eingeschlossen sind, sowie auch Ausführungsformen
eines IC's, das
die Energie bzw. Leistung bei einer Spannung erhält, die sich von den hier gezeigten
Spannungen unterscheiden.
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In
dieser gezeigten Ausführungsform
ist in jedem der Leistungsbereiche eine Leistungserfassungseinheit 100 vorhanden.
Im Allgemeinen sind die Leistungserfassungseinheit so angeschlossen, dass
Energie von einer vorgeordneten Leistungsversorgung erhalten wird
und ein vorgeordnetes „Leistung
in Ordnung" Signal
empfangen wird. Die Leistungserfassungseinheiten können dann
ein „Leistung in
Ordnung" Signal
sowohl zur Verwendung in dem gegebenen Leistungsbereich als auch
als Eingangssignal für
eine nachgeordnete Leistungserfassungseinheit erzeugen. Zum Zwecke
der vorliegenden Offenbarung wird ein vorgeordneter Leistungsbereich als
ein Bereich definiert, von welchem eine Leistungserfassungseinheit 100 ein „Leistung
in Ordnung" Signal
empfängt,
während
ein nachgeordneter Leistungsbereich als einer definiert ist, dem
eine Leistungserfassungseinheit ein „Leistung in Ordnung" Signal zuführt. Beispielsweise
kann der Leistungsbereich #1 als vorgeordnet zu dem Leistungsbereich
#2 betrachtet werden, da der Leistungsbereich #2 so angeschlossen
ist, dass er ein „Leistung in
Ordnung" Signal
von der Leistungserfassungseinheit 100 des Leistungsbereichs
#1 empfängt.
Der Leistungsbereich #3 kann als nachgeordnet zu dem Leistungsbereich
#2 betrachtet werden, da der Bereich #3 ein „Leistung in Ordnung" Signal von dem Leistungsbereich
#2 erhält.
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In
der gezeigten Ausführungsform
ist die Leistungserfassungseinheit 100 des Leistungsbereichs
#2 so angeschlossen, dass sie ein „Leistung in Ordnung" Signal (power_ok_ext)
empfängt,
wodurch angegeben wird, dass jede externe Leistungsversorgung des
IC's in Betrieb
ist. Es sind andere Ausführungsformen
möglich
und hierin berücksichtigt,
wobei ein externes „Leistung
in Ordnung" Signal
dem IC 10 zugeführt
wird. Wenn die 3,3-Volt Energie empfangen wird zusammen mit einem „Leistung
in Ordnung" Signal,
das von der 3,3-Volt Leistungsversorgung bereitgestellt wird, kann
die Leistungserfassungseinheit 100 des Leis tungsbereichs
#1 ein „Leistung
in Ordnung" Signal
setzen, das von der Leistungserfassungseinheit 100 des
Leistungsbereichs #2 empfangen wird. Zusätzlich zu dem Empfangen eines „Leistung
in Ordnung" Signals
einer vorgeordneten Einheit ist die Leistungserfassungseinheit 100 des
Leistungsbereichs #2 ebenfalls angeschlossen, das Vorhandensein
von Energie in den Leistungsbereich #1 zu erkennen. In Reaktion
sowohl auf das Erkennen von Energie in dem vorgeordneten Leistungsbereich und
auch in Reaktion auf das Empfangen des „Leistung in Ordnung" Signals setzt die
Leistungserfassungseinheit 100 des Leistungsbereichs #2
ein „Leistung
in Ordnung" Signal,
da einer Leistungserfassungseinheit in dem nachgeordneten (Leistungsbereich
#3) zuzuführen
ist.
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In
der zuvor beschriebenen Weise ist jede Leistungserfassungseinheit 100 eines
gegebenen Leistungsbereichs so angeschlossen, dass sowohl Energie
erkannt als auch ein „Leistung
in Ordnung" Signal
von einem vorgeordneten Leistungsbereich empfangen werden kann.
Jede Leistungserfassungseinheit kann auch ein „Leistung in Ordnung" Signal setzen, das
einer Leistungserfassungseinheit in einem nachgeordneten Leistungsbereich
zugeführt wird,
mit Ausnahme des letzten Leistungsbereichs (in diesem Falle der
Leistungsbereich #5). In der gezeigten Ausführungsform ist die Leistungserfassungseinheit 100 des
Leistungsbereichs 5 ausgebildet, ein „Leistung in Ordnung" Signal in Reaktion
auf das Erkennen von Energie in dem Leistungsbereich #4 zu setzen
und das letzte „Leistung
in Ordnung" Signal
zu empfangen, das von dessen Leistungserfassungseinheit gesendet
wird. Jedoch gibt es keinen weiteren nachgeordneten Leistungsbereich.
In diesem Falle ist die Leistungserfassungseinheit 100 des
Leistungsbereichs #5 ausgebildet, ein „Leistung in Ordnung" (power_ok_all) Signal
bereitzustellen, das der Umgebung außerhalb des IC 10 zur
Verfügung
gestellt wird. Dies kann vorteilhaft sein, um anderen Komponenten
in einem elektronischen System, in welchem das IC eingerichtet ist,
anzugeben, dass eine vollständige
Energieversorgung vorliegt. Die Leistungserfassungseinheit kann
auch (oder hat) ein „Leistung
in Ordnung" Signal
an andere Bereiche des IC 10 liefern, die in einem Rücksetzzustand
gehalten werden, bis das „Leistung
in Ordnung" Signal
empfangen wird. Beim Empfangen des „Leistung in Ordnung" Signals von der
Leistungserfassungseinheit 100 des letzten Leistungsbereichs
kann das IC 10 seinen Rücksetzzustand
verlassen und kann mit den erforderlichen Initialisierungsroutinen
beginnen. Es sind auch Ausführungsformen
möglich
und hierin mit eingeschlossen, in denen kein „Leistung in Ordnung" Signal über den
letzten Leistungsbereich hinaus bereitgestellt wird.
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1b und 1c zeigen
alternative Ausführungsformen
des IC's 10.
Die in 1b gezeigte Ausführungsform
ist ähnlich
zu jener aus 1a mit der Ausnahme, dass ein „Leistung
in Ordnung extern" bzw.
power_ok_ext-Signal der Leistungserfassungseinheit 100 des
Leistungsbereichs #3 zugeführt
wird, während
der Leistungsbereich #2 der letzte Leistungsbereich ist. Im Allgemeinen
kann jeder der Leistungsbereiche so angeschlossen sein, dass dieser
der erste Leistungsbereich oder der letzte Leistungsbereich ist,
entsprechend den Erfordernissen im Hinblick auf das sequenziell
Bereitstellen von Energie für
die spezielle IC-Ausführungsform.
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1c zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform
des IC's 10.
Der Deutlichkeit halber sind die in dieser Zeichnung gezeigten Leistungserfassungseinheiten
in Erkennungsschaltungen (jede mit „SN" bezeichnet) und Pegelschieber (jeweils
mit „LS") bezeichnet unterteilt.
In dieser speziellen Ausführungsform
wird kein externes „Leistung
in Ordnung" Signal
dem IC 10 zugeführt.
Stattdessen sind die Erkennungsschaltung und einer der Pegelschieber
des Leistungsbereichs #1 so angeschlossen, dass diese von dem Leistungsbereich
#3 versorgt werden (d. h. 1,8 Volt), wobei die Energie als ein Eingangssignal
aufgefasst wird (Betriebsenergie für diese Schaltungen wird von
innerhalb ihres eigenen Bereichs erhalten). Die Erkennungsschaltung
des Leistungsbereichs #1 ist angeschlossen, ein „normal" Signal zu beiden Pegelschiebern innerhalb
des Bereichs zu senden. Ein erster dieser Pegelschieber ist ausgebildet,
ein erstes „Leistung
in Ordnung" Signal (powerok_internal_1)
zu setzen, und ein zweiter Pegelschieber ist ausgebildet, ein zweites „Leistung
in Ordnung" Signal
(qualified_powerok_1) zu setzen. Das zweite dieser „Leistung
in Ordnung" Signale
wird gesetzt, wenn der entsprechende Pegelschieber eine 1,8-Volt-Leistung
als Eingang erhalten hat und auch ein gesetztes „normal" Signal von der Erkennungsschaltung
empfangen hat. Ein Pegelschieber in dem Leistungsbereich #2 ist
angeschlossen, das qualified_powerok_1 Signal bzw. das qualifizierte „Leistung
in Ordnung-1" Signal
zu empfangen. In Reaktion auf das Empfangen dieses Signals und des „normal" Signals von der
Erkennungsschaltung des Leistungsbereichs #2 setzt der entsprechende
Pegelschieber #2 ein weiteres „Leistung
in Ordnung" Signal,
d. h. qualified_powerok_2. Dieses „Leistung in Ordnung" Signal wird von
dem Pegelschieber in dem Leistungsbereich #3 empfangen. Beim Empfang
dieses „Leistung
in Ordnung" Signals
und des „normal" Signals von der
Erkennungsschaltung in dem Leistungsbereich #3 ist dieser Pegelschieber
ausgebildet, das powerok_internal_3 Signal bzw. das „Leistung
in Ordnung intern-3" Signal
zu setzen. Das powerok_internal_3-Signal wird von dem anderen Pegelschieber
des Leistungsbereichs #1 empfangen, so dass schließlich das
powerok_internal_2 Signal in dem Leistungsbereich #2 gesetzt wird.
Das powerok_internal_2 Signal zeigt im gesetzten Zustand an, dass
jeder Leistungsbereich erfolgreich eingeschaltet ist und dass die
Leistung in jedem Bereich stabil ist (d. h. normal). Das powerok_internal_2 Signal
wird in einigen Ausführungsformen
verwendet, um zu ermöglichen,
dass ein oder mehrere Leistungsbereiche des IC's 10 aus einem Rücksetzzustand
zurückkehren,
der ansonsten gehalten wird, bis jeder Leistungsbereich Energie
sowie eine Bestätigung
erhalten hat, dass der entsprechende vorgeordnete Bereich bereits
Energie erhalten hat. In einigen Ausführungsformen wird das gesamte
IC 10 in einem Rücksetzzustand
gehalten, bis alle „Leistung in
Ordnung" Signale
gesetzt sind.
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Jede
der Leistungserfassungseinheiten in den diversen Ausführungsformen,
wie sie zuvor erläutert
sind, kann mindestens eine Pegelschieberschaltung und auch eine
Erkennungsschaltung, wie sie in 1c gezeigt
sind, aufweisen. In einigen Ausführungsformen
sind mehrere Pegelschieber vorgesehen, obwohl in gewissen Fällen (etwa
im Leistungsbereich #3, der in 1c gezeigt
ist) der zweite dieser Pegelschieber redundant ist und damit nicht notwendig
wäre. Weitere
Details im Hinblick auf die Leistungserfassungseinheiten und Ausführungsformen
der Schaltungen, diese einzurichten, werden nachfolgend detaillierter
erläutert.
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Es
sollte auch beachtet werden, dass Ausführungsformen, die unter Anwendung
von Schaltungstopologien eingerichtet werden, die sich von jenen
in den 1a bis 1c unterscheiden,
ebenfalls möglich
und hierin berücksichtigt
sind. Beispielsweise sind Ausführungsformen
möglich
und hierin berücksichtigt,
in denen eine „Gabeltopologie" eingerichtet wird,
wobei eine erste Leistungserfassungseinheit in einem ersten Leistungsbereich „Leistung
in Ordnung" Signale
an zwei oder mehr nachgeordnete Leistungserfassungseinheiten liefert.
Diese nachgeordneten Leistungserfassungseinheiten können auch angeschlossen
sein, das Vorhandensein von Energie in dem vorgeordneten Leistungsbereich
zu erkennen (d. h. in diesem Beispiel der erste Leistungsbereich). Im
Allgemeinen kann die Topologie eine beliebige geeignete Topologie
sein, um eine gewünschte
Einschaltsequenz in einem IC einzurichten. Des weiteren können diverse
Ausführungsformen
des hierin beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung auch auf
IC's erweitert werden,
die eine beliebige Anzahl an Leistungsbereichen aufweisen.
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2 zeigt
eine Darstellung einer Ausführungsform
einer Verkettung von Leistungserfassungseinheiten. In der gezeigten
Ausführungsform sind
vier Leistungsbereiche dargestellt. Jeder Leistungsbereich enthält eine
Leistungserfassungseinheit 100 und die Leistungserfassungseinheiten
sind miteinander in Reihe verbunden. Obwohl vier Leistungsbereiche
gezeigt sind, kann eine größere oder geringere
Anzahl an Leistungsbereichen vorgesehen sein. Des weiteren können weitere
Leistungsbereiche dem Leistungsbereich vorausgehen (d. h. der Leistungsbereich
#0 erhält
ein Signal an seinem pwrokU-Eingang von
einem vorgeordneten Leistungsbereich) oder es gibt weitere Leistungsbereiche
nach dem Leistungsbereich #3 (d. h. das an dem pwrokD-Ausgang
bereitgestellte Signal wird einer nachgeordneten Leistungserfassungseinheit
in einem weiteren Leistungsbereich zugeführt). Es ist ferner hierin
mit eingeschlossen, dass die hier gezeigten vier Leistungsbereiche
alle Leistungsbereiche für eine
spezielle IC-Ausführungsform
beinhalten.
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Wie
zuvor erläutert
ist, sind die Leistungserfassungseinheiten 100 jedes Leistungsbereichs
in Reihe miteinander verbunden. Die Leistungserfassungseinheit 100 des
Leistungsbereichs #1 enthält einen
pwroku-Eingang, der mit dem pwrokD-Ausgang der Leistungserfassungseinheit
in dem Leistungsbereich 0 verbunden ist. Die Leistungserfassungseinheit 100 des
Leistungsbereichs #2 ist in ähnlicher Weise
mit der Leistungserfassungseinheit des Leistungsbereichs 1 verbunden
und die Leistungserfassungseinheit 100 des Leistungsbereichs
#3 ist in ähnlicher
Weise mit der Leistungserfassungseinheit des Leistungsbereichs #2
verbunden.
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Jede
Leistungserfassungseinheit 100 ist ferner angeschlossen,
Energie von dem vorhergehenden vorgeordneten Leistungsbereich auf
den entsprechenden pwru-Eingang zu erhalten.
Des weiteren erhält
jede Leistungserfassungseinheit 100 Energie von ihrem eigenen
Leistungsbereich. In diversen Ausführungsformen ist jede der Leistungserfassungseinheiten 100 als
Pegelschiebeschaltungen eingerichtet, wie dies auch nachfolgend
detaillierter erläutert
ist.
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Jede
der Leistungserfassungseinheiten 100, die in dieser Ausführungsform
gezeigt sind, enthält einen
Eingang, der als pwroku bezeichnet ist,
und einen Ausgang, der als pwrokD bezeichnet
ist. Zum Zwecke dieser Offenbarung wird ein Signal an dem pwrokD-Ausgang einer Leistungserfassungseinheit 100 als
ein nachgeordnetes „Leistung
in Ordnung" Signal
bezeichnet, während
ein Signal, das auf dem pwroku-Eingang einer
Leistungserfassungs einheit 100 empfangen wird, als ein
vorgeordnetes „Leistung in
Ordnung" Signal
bezeichnet wird.
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Für die gezeigte
Ausführungsform
müssen drei
Bedingungen erfüllt
sein, damit eine Leistungserfassungseinheit 100 eines gegebenen
Leistungsbereichs ein nachgeordnetes „Leistung in Ordnung" Signal setzt. Die
erste dieser Bedingungen besteht darin, dass die Leistungserfassungseinheit 100 ein
vorgeordnetes „Leistung
in Ordnung" Signal
an ihren pwroku-Eingang empfangen muss. Es sollte beachtet werden,
dass diese Bedingung ggf. nicht auf die Leistungserfassungseinheit
des ersten Leistungsbereichs zutreffen muss, wobei stattdessen lediglich
erforderlich ist, dass Energie von der zugehörigen Leistungsquelle erhalten
wird. Die zweite Bedingung besteht darin, dass Energie in dem vorhergehenden vorgeordneten
Leistungsbereich am pwru-Eingang der Leistungserfassungseinheit
erkannt wird. Die dritte Bedingung besteht darin, dass die Leistungserfassungseinheit 100 die
Energie erhält,
die von ihrem eigenen Leistungsbereich benötigt wird. Wenn jede dieser
Bedingungen erfüllt
ist, kann die Leistungserfassungseinheit 100 ein nachgeordnetes „Leistung
in Ordnung" Signal
setzen, das der Leistungserfassungseinheit 100 des nächsten nachgeordneten Leistungsbereichs
(falls vorhanden) und dem gesamten Leistungsbereich, von dem die
Leistungserfassungseinheit ihre Energie bezieht, zuzuführen ist.
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Allgemein
gesagt, wenn eine Leistungserfassungseinheit 100 Energie
innerhalb ihres eigenen Leistungsbereichs erhält und auch das Vorhandensein
von Energie in dem vorgeordneten Leistungsbereich erkennt, folgt
der Zustand des nachgeordneten „Leistung in Ordnung" Signals dem Zustand des
empfangenen vorgeordneten „Leistung
in Ordnung" Signals.
Wenn in dem vorgeordneten Leistungsbereich Energie erkannt wird,
aber kein vorgeordnetes „Leistung
in Ordnung" Signal
empfangen wird, wird das nachgeordnete „Leistung in Ordnung" Signal nicht gesetzt.
Wenn die vorgeordnete Energie erkannt wird und das vorgeordnete „Leistung
in Ordnung" Signal
empfangen wird, dann setzt die Leistungserfassungseinheit 100 das
nachgeordnete „Leistung
in Ordnung" Signal
in Reaktion auf die Erfüllung
dieser beiden Bedingungen. Wenn eine Leistungserfassungseinheit 100 keine
vorgeordnete Energie erkennt, dann setzt sie ein nachgeordnetes „Leistung
in Ordnung" Signal
nicht, unabhängig
davon, ob ein Signal an ihrem pwroku-Eingang empfangen wird.
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Wenn
der Leistungsbereich, in welchem die Leistungserfassungseinheit 100 liegt,
der letzte Leistungsbereich in der Verkettung ist, dann wird das nachgeordnete „Leistung
in Ordnung" Signal
weiterhin gesetzt, wird aber einem Ziel außerhalb des IC's ggf. zugeführt, in
welchem jeder Leistungsbereich liegt. Alternativ kann das nachgeordnete „Leistung
in Ordnung" Signal
einem weiteren Ziel innerhalb des IC's zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen wird
die Schaltung innerhalb jedes Leistungsbereichs in einem Rücksetzzustand
gehalten, bis das nachgeordnete „Leistung in Ordnung" Signal des letzten Leistungsbereichs
gesetzt ist. Das Setzen des nachgeordneten „Leistung in Ordnung" Signals gibt an, dass
jeder Leistungsbereich in dem IC seine erforderliche Energie erhält und dass
es problemlos ist, mit Initialisierungsroutinen zu beginnen oder
den Betrieb zu starten.
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3 zeigt
eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Leistungserfassungseinheit, die
ausgebildet ist, Energie von einem weiteren Leistungsbereich zu
erkennen. In der gezeigten Ausführungsform
enthält
die Leistungserfassungseinheit eine Pegelschieberschaltung 102 und
eine Erkennungsschaltung 103. In dieser Ausführungsform
der Leistungserfassungseinheit 100 ist der pwroku-Eingang der Gateanschluss eines Transistors
Q4, während
der Eingang (pwru) für die vorgeordnete Energie der
Gateanschluss eines Transistors Q6 ist.
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Es
sei angenommen, dass Energie in dem nachgeordneten Leistungsbereich
vorhanden ist, dass aber keine Energie in dem vorgeordneten Leistungsbereich
vorhanden ist, so dass in diesem Falle der Transistor Q6 ausgeschaltet
bleibt. Transistoren Q7, Q8 und Q9 bleiben eingeschaltet, da ihre
entsprechenden Gateanschlüsse
mit Masse fest verdrahtet sind. Somit wird der Punkt, der die Transistoren
Q6 und Q7 verbindet, auf die Spannung VD hochgezogen.
Diese Spannung wird über
eine Leitung oder einen Hysteresepuffer 107 auf den Transistor Q5 übertragen.
Mit ausreichend Spannung an dessen Gateanschluss wird der Transistor
Q5 eingeschaltet, und zieht somit die an dem pwrokD-Ausgang vorhandene
Spannung herab auf Masse. Der Verbindungs/Hysterese-Puffer 107 kann
das Ein- oder Ausschalten des Transistors Q5 verlangsamen, indem
sichergestellt wird, dass die vorgeordnete Energie vollständig eingeschaltet
oder ausgeschaltet ist, bevor eine Zustandsänderung erfolgt.
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Wenn
Energie in dem vorgeordneten Leistungsbereich vorhanden ist, wird
der Transistor Q6 eingeschaltet. Im eingeschalteten Zustand des
Transistors Q6 wird die an dem Übergang
zwischen den Transistoren Q6 und Q7 anliegende Spannung ausreichend
heruntergezogen, und diese Spannung wird über den Leitungs/Hysteresepuffer 107 auf
den Ga teanschluss des Transistors Q5 gelegt, wodurch dieser abgeschaltet
wird. An diesem Punkt ist der pwrokD-Ausgang
von dem Zustand des pwroku-Eingangs abhängig. Wenn
der pwroku-Eingang logisch Null aufweist, dann weist der Ausgang
des Inverters 105 eine logische 1 auf und bei Vorhandensein
der vorgeordneten Energie ist die Spannung an dem Gate des Q3 ausreichend,
um Q3 einzuschalten und den pwrokD-Anschluss
auf Masse zu ziehen, wodurch Q1 eingeschaltet und Q2 ausgeschaltet
wird, während
Q4 ebenfalls ausgeschaltet ist. Wenn der pwroku-Eingang
eine logische 1 aufweist, ist der Ausgang des Inverters 105 auf
logisch 0 und Q3 ist ausgeschaltet, und wenn Energie in dem vorgeordneten Bereich
vorhanden ist, ist ausreichend Spannung vorhanden, um Q4 einzuschalten,
wodurch Q2 ausgeschaltet wird uns somit der pwrokD-Ausgang
auf eine logische 1 gezogen wird, während Q1 ausgeschaltet ist.
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4 zeigt
eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Leistungserfassungsschaltung,
wobei die Pegelschieberschaltung ausgebildet ist, eine Fehlerbedingung
zu setzen, während ein „Leistung
in Ordnung" Signal
nicht gesetzt ist. Diese Ausführungsform
umfasst eine Pegelschieberschaltung 102, die ähnlich zu
jener ist, die mit Bezug zu 3 erläutert ist,
obwohl diese einen Eingang für ein „normal" Signal enthält, das
Gateanschlüssen
der Transistoren Q1 und Q5 zugeleitet ist. Das „normal" Signal wird von einem nachgeordneten
Leistungsbereich bereitgestellt, was den hier gezeigten nachgeordneten
Leistungsbereich mit einschließt.
In einer Ausführungsform
wird das „normal" Eingangssignal direkt
mit dem Ausgang des gleichen nachgeordneten Leistungsbereichs verbunden.
In anderen Ausführungsformen
wird das „normal" Eingangssignal von
einem Leistungsbereich bereitgestellt, der weiter hinten angeordnet
ist (unter Verwendung eines Pegelschiebers, der erforderlich ist,
um von einem Leistungsbereich zu einem weiteren zu gelangen). Ferner
ist zu beachten, dass weitere Logikelemente verwendet werden können, um
das „normal" Signal zu erzeugen,
wobei dies entweder in dem Leistungsbereich stattfindet, zu dem
dieses zugeführt
wird, oder in einem weiteren nachgeordneten Leistungsbereich, in
welchem es erzeugt wird.
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Wenn
angenommen wird, dass sowohl die vorgeordnete Energie erkannt ist
und das pwrokD-Signal von dem vorgeordneten
Leistungsbereich gesetzt ist, bewirkt ein gesetztes „normal" Signal, dass der
Transistor Q5 eingeschaltet und der Transistor Q1 ausgeschaltet
wird. Dies ermöglicht,
dass der Ausgang des Pegelschiebers 102 durch seinen Eingang
gesteuert wird, da der Ausgang dem Eingang immer dann folgt, wenn
das „normal" Signal logisch 1 ist.
Wenn aus irgend einem Grunde das empfangene „normal" Signal nicht gesetzt ist oder wird,
wird der Transistors Q5 ausgeschaltet, während der Transistor Q1 eingeschaltet
wird. Dies bewirkt, dass der Transistor Q3 ausgeschaltet wird, während der
Transistor Q7 eingeschaltet wird, wodurch ein Nichtsetzen des Ausgangssignals
folgt. Der Transistor Q5 unterbricht das Herabziehen des Q4, wenn
eine vorgeordnete Energie vorhanden ist, aber das Signal „normal" tiefpegelig ist
(d. h. logisch 0), wodurch Q1 in jedem Falle eingeschaltet wird,
wodurch Q7 eingeschaltet wird und pwrokD auf
tiefen Pegel gezogen wird.
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Die
Leistungserfassungseinheit 100 enthält in dieser speziellen Ausführungsform
ferner eine Erkennungsschaltung 103, die das „normal" Signal erzeugt.
Eine vorgeordnete Energie (VU) schaltet
den Transistor Q16 ein. Dies führt
dazu, dass das am Eingang des Inverters 115 anstehende
Signal auf tiefen Pegel gezogen wird. In der gezeigten Ausführungsform
wird das Herabziehen dieses Schaltungsknotens durch den Leitung/Hysteresepuffer 107 verzögert, obwohl
auch Ausführungsformen
ohne diese Verzögerung
möglich
und hierin mit eingeschlossen sind. Das Herabziehen des Eingangs
des Inverters 115 führt
somit dazu, dass das „normal" Signal gesetzt wird.
Das von dem Inverter 115 gesetzte Signal „normal" wird dem „normal" Eingang des Pegelschiebers 102 oder
einem „normal" Eingang eines weiteren
Pegelschiebers in einem weiteren Leistungsbereich zugeführt.
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Die
Verwendung des „normal" Signals in der zuvor
erläuterten
Ausführungsform
kann möglicherweise
ein nicht zulässiges
Verhalten der Schaltung des Pegelschiebers 102 verhindern,
und kann auch einen möglichen
Schaden an der Schaltung in gewissen Situationen verhindern. Wenn
beispielsweise die vorgeordnete Energie ausfällt, gehen die Eingänge der
beiden Transistoren Q4 und Q6 im Wesentlichen auf Masse. Wenn kein „normal" Signal vorhanden war
(und somit kein Q5 und kein Eingang für Q1) ist es möglich, dass
die Verbindung der Transistoren Q4 und Q2 zusammen mit dem pwrokD-Ausgang des nachgeordneten Leistungsbereichs
sich auf eine mittlere Spannung einstellen. In dieser Situation
können
beträchtliche
Querströme
in Ausführungsformen fließen, die
nicht ausgebildet sind, das „normal" Signal zu verwenden.
Diese Ströme
können
potentiell Transistoren innerhalb der Schaltung schädigen. Wenn
des weiteren der pwrokD-Ausgang auf einer mittleren
Spannung liegt, ist es möglich,
dass eine Leistungserfassungseinheit eines nachgeordneten Leistungsbereichs
dieses als gesetzt einstufen könnte.
Somit kann die Verwendung eines „normal" Signals, wie es in dieser Ausführungsform
gezeigt ist, sicherstellen, dass das pwrokD-Signal
effizient auf Masse gezogen wird und damit nicht als gesetzt fehlinterpretiert werden
kann, während
auch ein möglicher
Schaden an der Schaltung auf Grund von Querströmen verhindert wird. Mit anderen
Worten, das Anschließen
des Gates des Transistors Q5 derart, dass dieses das „normal" Signal empfängt, verhindert,
dass das Eingangssignal, das Q4 (pwrokU)
zugeleitet ist, den Ausgang der Schaltung steuert, wenn das „normal" Signal nicht gesetzt
ist. Die durch das pwrokU-Signal erreichte
logische Steuerung hängt somit
davon ab, dass zunächst
das „normal" Signal gesetzt wird.
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Die
zuvor gezeigten Schaltungen sind Beispiele von Schaltungen, die
zum Einrichten der diversen Funktionen verwendet werden können, wie
sie für
die Leistungserfassungseinheiten erforderlich sind. Andere Schaltungen,
die die Pegelschiebefunktionen und/oder die Leistungserfassung (d.
h. „Erkennungsschaltungen") ermöglichen,
sind ebenfalls hierin mit eingeschlossen. Im Allgemeinen können die zum
Einrichten der Leistungserfassungseinheiten verwendeten Schaltungen
entsprechend der speziellen Implementierung ausgebildet sein, in
der diese ermittelt werden sowie entsprechend ihrer entsprechenden
Positionen in der Energiesequenzhierarchie.
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5 zeigt
eine Blockansicht einer Ausführungsform
eines Computersystems mit einem Prozessor mit mehreren Leistungsbereichen.
In der gezeigten Ausführungsform
umfasst ein Computersystem 200 einen Prozessor 202,
der mit einer Busbrücke 204 über einen
Prozessor 202 gekoppelt ist. Die Busbrücke 204 ist mit peripheren
Einheiten 206, 208 und 210 über Busse 205, 207 bzw. 209 verbunden.
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Das
Computersystem 200 enthält
mehrere Leistungsversorgungsquellen, die durch die diversen Spannungssymbole
in der Zeichnung angegeben sind (d. h. VDDA,
VDDB, VDdio und
VTT). Ausführungsformen mit weiteren Leistungsversorgungsquellen
sind möglich
und hierin mit eingeschlossen, sowie auch Ausführungsformen mit weniger Leistungsquellen
als dies hier gezeigt ist.
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Der
Prozessor 202 enthält
in dieser speziellen Ausführungsform
mehrere Leistungsbereiche und ist somit angeschlossen, mehrere Versorgungsspannungen
zu empfangen. Der Prozessor 202 enthält eine Leistungserfassungseinheit
in jedem Leistungsbereich. Die Leistungserfassungseinheiten der diversen
Leistungsbereiche sind miteinander in ähnlicher Weise verbunden, wie
dies auch in den 1a bis 1c und
in 2 gezeigt ist, wobei jede Leistungserfassungseinheit
erforderlich ist, um sowohl das Vorhandensein von Energie in einen
vorgeordneten Leistungsbereich zu erkennen sowie auch ein „Leistung
in Ordnung" Signal
von dem vorgeordneten Leistungsbereich zu empfangen. Beim Einschalten des
Computersystems 200 wird der Prozessor 202 in einem
Rücksetzzustand
gehalten, bis jede der Leistungserfassungseinheiten der jeweiligen
Leistungsbereiche ein „Leistung
in Ordnung" Signal
gesetzt hat.
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Es
sollte beachtet werden, dass dieses System beispielhaft ist. Andere
elektronische Systeme können
ebenfalls integrierte Schaltungen mit mehreren Spannungen verwenden,
in denen das zuvor beschriebene Einschaltschema verwendet ist. Die
integrierten Mehrspannungsschaltungen in derartigen elektronischen
Systemen können
Prozessoren oder andere Arten integrierter Schaltungen enthalten.
Des weiteren können
andere Ausführungsformen
derartiger elektronischer Systeme mehr als eine integrierte Mehrspannungsschaltung
mit dem hierin beschriebenen Einschaltschema aufweisen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den speziellen Ausführungsformen
beschrieben ist, ist zu beachten, dass die Ausführungsformen anschaulicher
Natur sind und den Schutzbereich nicht entsprechend beschränken. Variationen,
Modifizierungen, Hinzufügungen
und Verbesserungen an den beschriebenen Ausführungsformen sind möglich. Diese
Variationen, Modifizierungen, Hinzufügungen und Verbesserungen liegen
innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, wie sie in den folgenden
Patentansprüchen
definiert ist.
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Zusammenfassung
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Es
sind ein Verfahren und eine Vorrichtung offenbart, um eine integrierte
Schaltung (IC) mit Energie zu versorgen. Ein IC enthält mehrere
Leistungsbereiche, wovon jeder angeschlossen ist, Energie von einer
von mehreren Leistungsversorgungsquellen zu erhalten. Jeder Leistungsbereich
enthält
eine Leistungserfassungseinheit. Eine Leistungserfassungseinheit
in einem ersten der mehreren Leistungsbereiche ist angeschlossen,
ein erstes „Leistung
in Ordnung" Signal
von einem vorgeordneten Leistungsbereich zu empfangen und ist ausgebildet, ein
zweites „Leistung
in Ordnung" Signal,
das einem zweiten Leistungsbereich zuzuführen ist, zu setzen. Eine Leistungserfassungseinheit
in dem zweiten Leistungsbereich ist angeschlossen, das Vorhandensein
von Spannung in dem ersten Leistungsbereich zu erkennen und das
erste „Leistung
in Ordnung" Signal
zu empfangen. Wenn die Leistungserfassungseinheit in dem zweiten
Leistungsbereich die Anwesenheit von Energie in dem erste Leistungsbereich
erkennt und auch das zweite „Leistung
in Ordnung" Signal
empfängt,
wird ein drittes „Leistung
in Ordnung" Signal
gesetzt.