DE19527603C2 - Elektrische Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierte elektrische Schaltungsanordnung.

Solchen Schaltungsanordnungen sind Mikrocomputer zugeordnet, mit denen heutzutage eine große Anzahl von für Steueraufgaben vorgesehenen elektronischen Geräten ausgestattet sind. Um eine ordnungsgemäße Funktion solcher Geräte sicherzustellen, muß die Versorgungsspannung insbesondere des Mikrocomputers innerhalb vorgegebener Grenzen liegen. Zu hohe Spannungen zerstören nämlich diese Bauelemente, während zu niedrige Spannungen unvorhersehbare Aktionen - wie z. B. unkontrolliertes Schalten von Ausgängen des Mikrocomputers oder einen fehlerhaften Programm lauf desselben - zur Folge haben können.

Es ist also eine Spannungsversorgung erforderlich, die bei ausreichender bzw. erhöhter Eingangsspannung die Versorgungsspannung des Mikrocomputers auf einen vorgegebenen Wert begrenzt und bei zu niedriger Spannung den Mikrocomputer in einen definierten Zustand bringt was in der Technik allgemein als sogenannte "Reset-Funktion" bezeichnet wird.

Es ist allgemein bekannt, den erwähnten elektronischen Geräten einen Spannungsregler zuzuordnen, der mit einem - ggf. integrierten - Unterspannungs-Reset versehen ist.

Auch ist es üblich, solche Geräte mit speziellen Bauelementen zur Unterspannungserkennung zu bestücken. Alle gebräuchlichen Ausführungsformen bedingen aber einen relativ hohen technischen Aufwand, womit ganz beachtliche Kosten verbunden sind.

Aufgrund dessen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine den Ansprüchen eines Massenproduktes gerechtwerdende, einem Mikroprozessor zugeordnete elektrische Schaltungsanordnung zu schaffen, durch die bei einem relativ geringen Aufwand eine Begrenzung und Stabilisierung der Versorgungsspannung des Mikroprozessors sichergestellt sowie eine nur im zulässigen Bereich der Versorgungsspannung stattfindende Freigabe des Mikroprozessors durch eine sowohl beim Einschalten der Versorgungsspannung, als auch bei Unterspannung ausgelöste Reset-Funktion gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer elektrischen Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhaft bei einem derartigen Aufbau einer Schaltungsanordnung ist, daß dieselbe trotz einer (geringfügig) reduzierten Genauigkeit quasi allen Anforderungen der Praxis gerecht wird. Dabei wird neben der Stabilisierung auch eine Begrenzung der Versorgungsspannung erreicht, wobei die für die Freigabe des Mikroprozessors vorgesehene Reset-Funktion sowohl beim Einschalten als auch bei Unterspannung ausgelöst wird. Dadurch ist eine vom Mikroprozessor selbst zu steuernde, einstellbare Hysterese für die Abschaltung bei Unterspannung realisierbar und es ist ein Mikroprozessor mit einem sogenannten internen Watchdog verwendbar, wobei der Mikroprozessor intern selbst Resetsignale erzeugen kann.

Durch die DE 37 24 241 C1 ist zwar eine elektrische Schaltungsanordnung mit einem an einer Gleichspannungsquelle angeschlossenen Mikroprozessor bekannt geworden, dem einerseits Mittel zur Begrenzung und Stabilisierung der Versorgungsspannung und andererseits Mittel zur Realisierung einer Reset-Funktion zugeordnet sind. Dabei wird aber kein Reset bei Unterspannung ausgeführt und ein intern im Mikroprozessor generierter Reset würde durch den in der Schaltungsanordnung vorhandenen Kondensator C2 unwirksam gemacht. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist keinen Kondensator auf und ist somit auch mit keinem RC-Versorgungsglied und keinem RC-Resetglied versehen. Aufgrund dessen ist auch kein niederohmiger, parallel zum Widerstand des RC-Resetgliedes liegender Bypaßzweig vorgesehen. In der Konsequenz bedeutet dies, daß die mit der bekannten Schaltungsanordnung beabsichtigte Verkürzung des Einschaltresets auf Grund fehlender Kondensatoren für den erfindungsgemäßen Gegenstand nicht relevant ist.

Durch die DE 36 03 082 A1 ist zudem eine elektrische Schaltungsanordnung bekanntgeworden, bei der der dort vorhandene Mikroprozessor im Falle einer Störung der Versorgungsspannung zurückgesetzt wird. Diese Schaltungsanordnung bedingt aber eine stabilisierte Versorgungsspannung, während bei dem erfindungsgemäßen Gegenstand die Versorgungsspannung sich selbst stabilisiert und bei Unterspannung ein Reset-Signal hervorruft.

Schließlich ist durch die DE 29 36 683 B1 eine elektrische Schaltungsanordnung bekanntgeworden, bei der im Falle einer Unterspannung der dort vorhandene Mikroprozessor durch ein Reset-Signal zurückgesetzt wird. Auch diese Schaltungsanordnung setzt eine stabilisierte Versorgungsspannung voraus, wobei ebenso wie bei dem vorerwähnten Gegenstand praktisch unvermeidbare Toleranzen der getrennten, einerseits für die Stabilisierung und andererseits für den Unterspannungs-Reset vorgesehenen Schaltungsteile zu Fehlfunktionen führen können.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird dagegen zwangsläufig immer ein Unterspannungs-Reset erzeugt, wenn die Stabilisierung nicht mehr greift.

Weitere besonders günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist eine Spannungsquelle S einerseits mit Masse und andererseits über einen Strombegrenzungswiderstand R1 mit einem Versorgungseingang E1 eines Mikrocomputers µC verbunden, dessen anderer Versorgungseingang E2 an Masse angeschlossen ist. An dem sogenannten "Reset-Eingang" RES des Mikrocomputers ist über einen Widerstand R5 der außerdem über einen Widerstand R3 an Masse liegende Kollektor eines Transistors T1 angeschlossen, dessen Emitter mit der zwischen dem Strombegrenzungswiderstand R1 und dem Versorgungseingang E1 befindlichen elektrischen Leitung verbunden ist.

Die Basis des Transistors T1 ist einerseits über einen Widerstand R2 an die zwischen der Spannungsquelle S und dem Mikrocomputer µC vorhandene elektrische Verbindung angeschlossen und zwar entweder vor oder hinter dem Strombegrenzungswiderstand R1.

Andererseits ist die Basis mit einer Zener-Diode D1 verbunden, die mit ihrem zweiten Anschluß an Masse liegt. Darüber hinaus ist ein Ausgang HYS des Mikrocomputers über einen Widerstand R4 entweder mit dem Kollektor oder der Basis des Transistors T1 verbunden.

Ist die an dem Versorgungseingang E1 anstehende Spannung VDD kleiner als die Summe der an der Zener-Diode D1 abfallenden Spannung VZ und der an dem Widerstand R2 abfallenden Basis/Emitter-Spannung VBE des Transistors T1, so liegt der "Reset-Eingang" RES des Mikrocomputers µC auf Masse, d. h. der Mikrocomputer ist im Ruhezustand. Bei steigender Spannung VB geht der Transistors T1 und die Zener-Diode D1 in den leitenden Zustand über. Erreicht dabei die an dem Widerstand R3 abfallende Spannung VR3 die interne "Reset-Schwellenspannung" des Mikrocomputers, so wird der Programmlauf freigegeben. Die Basis/Emitter-Strecke des Transistors T1 und die Zener-Diode D1 verhindern ein weiteres Ansteigen der an dem Versorgungseingang E1 anstehenden Spannung VDD, womit die notwendige Spannungsstabilisierung für den Mikrocomputer erreicht wird.

Über den an dem Ausgang HYS des Mikrocomputers angeschlossenen Widerstand R4 läßt sich bei Bedarf direkt nach dem Programmstart die an dem Widerstand R3 abfallende Spannung VR3 anheben und zwar, um einen Hysterese-Effekt zu erzielen.

Im Falle der Anbindung des Widerstandes R4 an die Basis des Transistors T1 wird für die Anhebung der Spannung VR3 noch die Verstärkung des Transistors T1 ausgenutzt.

Der Widerstand R5 ist nur erforderlich, wenn der Mikrocomputer selbst auch Reset-Signale generiert.

Claims (6)

1. Elektrische Schaltungsanordnung für einen, einerseits am positiven Pol einer mit ihren negativen Pol an Masse liegenden Gleichspannungsquelle (S) angeschlossenen und andererseits mit Masse verbundenen Mikrocomputer (µC), wobei am positiven Pol der Gleichspannungsquelle über einen zur Strombegrenzung vorgesehenen Widerstand (R1) der Emitter eines Transistors (T1) angeschlossen ist, dessen Kollektor mit dem Reset-Eingang (RES) des Mikrocomputers verbunden ist und dessen Basis einerseits über einen einen unbeabsichtigten leitenden Zustand des Transistors verhindernden Widerstand (R2) am positiven Pol der Spannungsquelle angeschlossen und andererseits über eine zusammen mit dem Transistor eine Spannungsbegrenzung bewirkende Zenerdiode (D1) mit Masse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Transistors außerdem über einen den Reset-Eingang des Mikrocomputers bei niedriger Versorgungsspannung (VB) auf Masse legenden Widerstand (R3) mit Masse verbunden ist, so daß bei einem Stromfluß über die Basis/Emitter-Strecke des Transistors derselbe leitend wird, wodurch die an dem Widerstand (R3) anstehende Spannung (VR3) ansteigt und damit der Reset des Mikrocomputers aufgehoben und derselbe in seinen aktiven Zustand überführt wird.

2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Transistors (T1) - wie an sich bekannt - über einen interne Resets des Mikrocomputers ermöglichenden Widerstand (R5) mit dem Reset-Eingang (RES) des Mikrocomputers (µC) verbunden ist.

3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Mikrocomputer (µC) vorhandener Ausgang (HYS) über einen durch Realisierung einer geeigneten Hysterese ein ständiges Ein- und Ausschalten des Mikrocomputers verhindernden Widerstand (R4) mit dem Kollektor des Transistors (1) verbunden ist.

4. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Mikrocomputer (µC) vorhandener Ausgang (HYS) über einen durch Realisierung einer geeigneten Hysterese ein ständiges Ein- und Ausschalten des Mikrocomputers verhindernden Widerstand (R4) mit der Basis des Transistors (T1) verbunden ist.

5. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der einerseits mit der Basis des Transistors (1) verbundene Widerstand (R2) andererseits an die zwischen der Spannungsquelle (S) und dem Widerstand (R1) vorhandene elektrische Verbindung angeschlossen ist.

6. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der einerseits mit der Basis des Transistors (T1) verbundene Widerstand (R2) - wie an sich bekannt - andererseits an die zwischen dem Widerstand (R1) und dem Emitter des Transistors (T1) vorhandene elektrische Verbindung angeschlossen ist.