-
Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung der Verar-
-
beitung der durch zu geringe Versorgungsspannung während des Betriebsspannungsausfalls
in einem batteriegepuffer ten Halbleiterspeicher hervorgerufenen Störungen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verhinderung der Verarbeitung
der in einem batteriegepufferten llalbleiterspeicher einer Datenverarbeitungsanordnung
durch zu geringe Versorgungsspannung während des Betriebsspannungsausfalls hervorgerufenen
Störungen der Daten, wobei nach Wiederkehr der Betriebsspannung vor der Ladung der
aufladbaren Batterie die Höhe der Batteriespannung auf das Vorliegen einer fiir
die Erhaltung der gespeicherten Daten erforderlichen Schwelle geprüft und bei unterhalb
der Schwelle liegender
Batteriespannung eine Meldung Ioervorgerufen
und/oder das Auslesen von Daten aus dem Halbleiterspeicher gesperrt wird nach Patent....
(Patentanmeldung P 26 09 428.0).
-
Es läßt sich hierdurch feststellen, ob dieVers<>rgungsspannung
für den Haibleiterspeicher bei Einspeisung durch die Batteriespannung und/oder Batterie
oder Akkumulatorspannung unter einen für die einwandfreie Speicherung der Daten
kritischen Wert abgesunken ist. Zusätzlich wird die Verarbeitung der Daten aus dem
Halbleiterspeicher nach Unterschreiten der kritischen Versorgungsspannungs schwelle
verhindert. Die von der Batterie abgegebene Energie wird daher während des Betriebsspannungsaus
falls nur vom Halbleiterspeicher benötigt, dessen Energieverbrauch gering ist. Bei
einer gegebenen Batteriegröße können mit den vorstehend erläuterten Maßnahmen längere
Zeitrüume zwischen dem Ausfall und der Wiederkehr der Betriebsspannung überbrückt
werden.
-
Nach der Wiederkehr der Betriebsspannung wird der Akkumulator aufgeladen.
Von dem Entladezustand des Akkumulators hängt die Zeit ab, die bis zur Aufladung
auf die für den einwandfreien Betrieb des Halbleiterspeichers erforderliche Spannung
vergeht. Diese Zeit kann also bei einer Fehlermeldung nach der wiederkehr der Spannung
auch sehr kurz sein. Wird der Fehler vor der nächsten Abschaltung der Datenverarbeitungsanordnung
oder der nächstenspannungsunterbrechung nicht behoben, dann entsteht wegen der Aufladung
des Akkumulators bei erneutem Auftreten der Betriebsspannung, z.B. durch Einschalten,
keine Fehlermeldung.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs erwähnten Gattung derart weiterzuentwickeln, daß auch bei wiederholter
Unterbrechung der Spannungszufuhr ohne zwischenzeitliche Richtigstellung der gestörten
Daten des Halbleiterspeichers eine Störungsmeldung erhalten bleibt.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei unterhalb
der Schwelle liegender Batteriespannung die Aufladung der Batterie selbsttätig gesperrt
wird, bis durch ein die Behebung des Fehlers anzeigendes Signal die Sperrung aufgehoben
wird. Eine Fehlermeldung bleibt daher erhalten, bis die Beseitigung der Störung
gemeldet wird.
-
Zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens mit einer Anordnung,
bei der von einem Betriebsspannungsdiskriminator ein in Abhängigkeit von der Höhe
der Betriebsspannung in Bezug auf mindestens einen Schwellenwert zwei unterschiedliche
Pegel aufweisendes Steuersignal erzeugbar ist, durch das ein mit der Batterie verbundener
Versorgungsspannungsdiskriminator bei unterhalb der Schwelle liegender Betriebsspannung
einschaltbar ist, wobei durch einen Pegelwechsel des Steuersignals ein verzögertes
Signal auslösbar ist, mit dem ein Schaltelement aus- bzw. einschaltbar ist, das
zwischen dem Pol der Betriebsspannung und dem Versorgungsspannungsanschluß des llalbleiterspeichers
angeordnet ist, an den der Versorgungsdiskriminator über ein Schaltelement angeschlossen
ist, von dem bei einer unterhalb einer festgelegten Schwelle liegender Versorgungsspannung
ein Signal für ein Anzeigeelement und zur Sperrung des Zugriffs zum
Halbleiterspeicher
erzeugbar ist, ist vorgesehen, daß das verzögerte Signal dem Takteingang eines Speichers
zuführbar ist, dessen Dateneingang an den Ausgang des Versorgungsspannungsdiskriminators
angeschlossen und dessen Ausgangssignal zur Steuerung des SchaLtelements verwendet
ist. Die Ladung der Batterie wird be dieser Anordnung gleichzeitig mit der Fehlermeldung
gesperrt.
-
Deshalb kann die Batteriespannung während einer Fehlermeldung nicht
auf Werte oberhalb der festgelegten Schwelle ansteigen.
-
Vorzugsweise ist mit dem bei unterhalb der Schwelle liegender Betriebsspannung
erzeugten Signal des Versorgungsspannungsdiskriminators während des Pegelwechsels
des verzögerten Signals der Speicher setzbar.
-
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß dem negierten
Ausgang des Speichers das Anzeigeelement und eine Verknüpfungsschaltung nachgeschaltet
sind, über die der Zugriff zum Halbleiterspeicher sperrbar ist. Der Speicher wird
durch diese Anordnung sowohl für die Steuerung des Schaltelements als auch der Meldeleuchten
und der Ansteuerkreise des Halbleiterspeichers ausgenutzt.
-
Vorzugsweise ist der Speicher von einem durch Tasterbetätigung erzeugten
Signal zurücksetzbar.
-
Die Erfindung wird im folgenden an lland eines in einer Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale
sowie Vorteile ergeben.
-
Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Verhinderung
der Weiterverarbeitung der durch zu geringe Versorgungsspannung während des Betriebsspannungsausfalls
in einem batteriegepufferten Halbleiterspeicher hervorgerufenen Störungen der Daten.
-
Fig. 2 nähere Einzelheiten der in Fig. 1 im Blockschaltbild dargestellten
Schaltungsanordnung.
-
Einem Halbleiterspeicher 1 wird über einen Versorgungsspannungsanschluß
2 die erforderliche Spannung für den Betrieb zugeführt. Der Halbleiterspeicher 1
bildet einen Bestandteil einer Datenverarbeitungsanordnung, die in Fig. 1 und 2
nur zum Teil dargestellt ist. Der Verxorgungsspannungsanschluß 2 steht mit einer
Leitung 3 in Verbindung, der die Betriebsspannung für den Halbleiterspeicher 1 über
eine Diode 4 und ein Schaltelement 5 zugeführt wird. An die Leitung 3 ist weiterhin
über ein Schaltelement 6 ein Akkumulator 7 angeschlossen. Zwischen dem Eingang des
Akkumulators 7 und der Betriebsspannung ist ferner ein Schaltelement 8 in Reihe
mit einem nicht bezeichneten Widerstand angeordnet. Der Pol 9 der Betriebsspannung
speist einen Betriebsspannungsdiskriminator 10, der die Höhe der Betriebsspannung
überwacht. Die Betriebsspannung wird z.B. von einem Netzgerät erzeugt, das aus einem
Transformator, einer Gleichrichterschaltung und Kondensatoren besteht. Mit der Leitung
3 ist über ein weiteres Schaltelement 11 ein Versorgungsspannungsdiskriminator 12
verbunden. Das Schaltelement 5 kann auch im Steuerkreis für die Schaltelemente 6
und 8 angeordnet sein. Dies ist in Fig. 1 gestrichelt angedeutet.
-
Im Betriebsspannungsdiskriminator 10 ist mindestens eine Spannungsschwelle
eingestellt, die z.B. 4,75 Volt beträgt.
-
In Abhängigkeit von der Höhe der Betriebsspannung in Bezug auf diese
Schwelle gibt der Diskriminator 10 an einem Ausgang 13 ein Steuersignal ab, das
zwei unterschiedliche Pegel aufweisen kann. Mit dem Ausgang 13 ist der Steuereingang
des Schaltelements 11, ein Eingang einer Signalverzögerungsschaltung 14 und ein
Eingang eines Verknüpfungsglieds 15 verbunden. Von dem Ausgangssignal des Verknüpfungsglieds
15 hängt es ab, ob die Datenverarbeitungsanordnung einen neuen Arbeitszyklus beginnen
kann oder nicht.
-
Die Signalverzögerungsschaltung 14 gibt an einem Ausgang 16 ein Signal
ab, das über ein nicht bezeichnetes Invertierglied den Takteingang eines D-Flipflop
17 speist.
-
Der D-Eingang des Flipflop 17 ist an den Ausgang des Vereorgungsspannungsdiskriminators
12 angeschlossen, in dem eine Spannungsschwelle eingestellt ist. Der nichtmegierte
Ausgang des D-Flipflop 17 speist den Steuereingang des Schaltelements 5. Der negierte
Ausgang des D-Flipflop 17 steht mit einem NAND-Glied 18 in Verbindung. Durch das
Ausgangssignal des 'AND-Glieds 18 kann der Zugriff zu dem Halbleiterspeicher 1 gesperrt
werden. An den negierten Ausgang des Flipflop 17 ist ferner eine Leuchtdiode 19
angeschlossen. Der Rücksetzeingang des D-Flipflop 17 ist mit einem Tastschalter
20 verbunden. Die Stellung der Schaltelemente 6,8 hängt von der Spannung zwischen
Batterie 7 und dem Schalter 5 ab.
-
Wenn am Pol 9 der Betriebsspannungsquelle die erforderliche Spannung
von z.B. 5 Volt zur Verfürung steht, gibt der Betriebsspannungsdiskriminator 10,
dessen Schwelle auf 4,75 Volt eingestellt ist, am Ausgang 13 ein
Steuersignal
mit hohem Spannungspegel ab, bei dem das Schaltelement 11 geschlossen ist. Der hohe
Pegel steuert das Verkniipfungsglied 15 durchlässig, so daß die Arbeitszyklen der
Datenverarbe tungsanordnung freigegeben werden.
-
Die Signalverzögerungsschaltung 14 gibt am Ausgang 16 einen niedrigen
Signalpegel ab. Der nichtnegierte Ausgang des Flipflop 17 gibt einen niedrigen Signalpegel
ab, der die Schließung des Schaltelements 5 bewirkt. Der Halbleiterspeicher 1 ist
daher über das Schaltelement 5 und die Diode 4 mit Spannung versorgt. Bei hohem
Pegel der Versorgungsspannung am Schaltungelement 5 ist das Schaltelement 6 geöffnet
und das Schaltelement 8 geschlossen. Der Akkumulator 7 wird deshalb über den Widerstand
und das Schaltelement 8 geladen. Der Versorgungsspannungsdiskriminator 12 gibt an
seinem Ausgang einen niedrigen Pegel ab. Der negierte Ausgang des Flipflop 17 weist
einen hohen Pegel auf, wodurch der Zugriff zum llalbleiterspeicher bei Bedarf gebildet
werden kann. Die Diode 19 leuchtet nicht.
-
Sinkt die Betriebsspannung am Pol 9, z.B. infolge eines Ausfalls der
Netzspannung, unter die im netriebsspannungsdiskriminator 10 eingestellte Schwelle,
dann geht das Signal am Ausgang 13 von einem hohen auf einen niedrigen Pegel über.
Dadurch wird das Schaltelement 11geöffnet.
-
Der Versorgungsspannungsdiskriminator 12 wird somit von der Betriebsspannung
abgeschaltet. Gleichzeitig wird das Verknüpfungsglied 15 gesperrt, so daß von der
Datenverarbeitungsanordnung kein neuer Arbeitszyklus eingeleitet werden kann. Die
Schaltung 14 gibt ein Signal ab, das um die eingestellte Verzögerungszeit seinen
Pegel am Ausgang 16 ändert. Damit wird das am D-Eingang desFlipflop 17 anstehende
Signal gespeichert. Infolge des zu diesem
Zeitpunkt offenen Schaltelements
11 gibt der Versorgungsspannungs di skriminator 12 an den D-Eingang ein Signal mit
hohem Pegel ab, das am nichtnegierten Ausgang deA Flipflop 17 einen hohen Signalpegel
hervorruft, durch den das Schaltelement 5 geöffnet wird.
-
Die Verzögerungszeit der Schaltung 14 ist so bemessen, daß trotz Abfalls
der Betriebsspannung die vorhandene Spannung noch ausreicht, um die gerade ablaufende
Operation der Datenverarbeitungsanordnung zu beenden. Durch den Rilckgang der Spannung
am Schalter 5 gegenüber der Batteriespannung wird das Schaltelement 8 geöffnet und
das Schaltelement 6 geschlossen.Nach dem Öffnen des Schaltelements 8 bzw. dem Schließen
des Schalters 6 speist demnach der Akkumulator 7 den llalbleiterspeicher. Der Versorgungsspannungsdiskriminator
12 verbraucht während dieser Zeit keine Energie. Die Energie des Akkumulators 7
wird durch den Halbleiterspeicher 1 allmählich verbraucht. Von der Länge des Ausfalls
der Betriebsspannung hängt es ab, ob dieSpannung des Akkumulators auf einen so geringen
Wert absinkt, daß die im Halbleiterspeicher 1 enthaltenen Daten verloren gehen.
Durch die Abschaltung des pannungsdiskriminators 12 wird zwar der Energievorrat
des Akkumulators 7 geschont, jedoch kann der Halbleiterspeicher 1 nicht fiir eine
unbegrenzte Zeit vom Akkumulator 7 ausreichend gespeist werden.
-
Wenn nach Wiederkehr der Betriebsspannung die vom Betriebsspannungsdiskriminator
10 überwachte Schwelle überschritten wird, entsteht am Ausgang 13 ein hoher Signalpegel,
durch den das Schaltelement 11 geschlossen wird. Da zu diesem Zeitpunkt das Schaltelement
5 noch
offen ist, priift der Vers<>rgungsspannungsdiskriminator
12 die Ilöhe der vom Akkumulator 7 abgegebenen Spannung.
-
Liegt diese Spannung über der in der Diskriminatorschaltung 12 eingestellten
Schwelle, dann tritt am Diskriminatorausgang ein niedriges Potential auf. Wenn der
Akkumulator 7 eine unterhalb der Schwelle liegende Spannung abgibt, die ein Kriterium
fiir dielErhaltung der gespeicherten Daten ist, dann steht am Diskriminatorausgang
ein hohes Potential an. Das Ausgangssignal der Schaltung 14 sinkt nach der eingestellten
Verzögerungszeit auf einen niedrigen Pegel ab. Mit der Signalflanke am Ausgang 16
wird das am D-Eingang des Speichers 17 anstehende Signal gespeichert, das am nichtnegierten
Ausgang ein Signal mit niedrigem Pegel erzeugt. Dieses schließt das Schaltelement
5, so daß die Betriebsspannung wieder zur Leitung 3 gelangt.
-
Die Spannung am Schaltelement 5 bewirkt die Öffnung des Schaltelements
6 und die Schließung des Schaltelements 8.
-
Sofern die Akkumulatorspannung während des Ausfalls der Betriebsspannung
einen für die Erhaltung der gespeicherten Daten ausreichend hohen Pegel hatte, wird
mit der Einspeicherung des am D-Eingang entstehenden niedrigen Pegels am negierten
Speicherausgang ein hoher Pegel hervorgerufell. Der Speicherzugriff wird deshalb
über das NAND-Glied 18 freigegeben.
-
Bei zu niedriger Akkumulatorspannung während des Betriebsspannungsausfalls
wird ein hoher Signalpegel dem D-Eingang zugeführt. Deshalb entsteht am negierten
Speicherausgang ein niedriger Pegel, der die Diode 19 zum Leuchten bringt. Gleichzeitig
wird dasNAND-Glied 18 zur Abgabe eines Ausgangssignals mit hohem Pegel angeregt,
der den
Spe i cherzugri ff sperrt. Auf diese Weise wird verhindert,
daß infolge zu geringer Versorgungsspannung während des Betriebsspannungsausfalls
im Halbleiterspeicher hervorgerufene Störungen der Daten weiterverarbeitet werden.
Der gleichzeitig am nichtnegierten Flipflopausgang herrschende hohe Signalpegel
hält das Schaltelement 5 geöffnet. naher werden die Schalter 6 und 8 nicht betätigt.
Eine Aufladung des Akkumulators 7 ist demnach während einer Fehlermeldung nicht
möglich. Die Fehlermeldung tritt auch nach wiederholter Spannungsunterbrechung bzw.
wiederholtem Abschalten der Datenverarbeitungsanordnung immer wieder auf.
-
Das Flipflop 17 kann durch Betätigung des Tastschalters 20 wieder
zurückgesetzt werden. Dabei wird der Speicherzugriff freigegeben und die Diode 19
leuchtet nicht mehr.
-
Gleichzeitig wird das Schaltelement 5 geschlossen. Dadurch kann die
am Ausgang des Schaltelements 5 auftretende hohe Betriebsspannung den Schalter 6
öffnen und den Schalter 8 schließen, so daß der Akkumulator 7 wieder aufgeladen
wird. Anschließend ist es möglich, in der Datenverarbei tungsanordnung durch Eingabe
neuer Daten in den Halbleiterspeicher 1 wieder die Ausgangsbasis für den fehlerfreien
Betrieb herzustellen.
-
In Fig. 2 ist eine Schaltung dargestellt, bei der das Schaltelement
im Steuerkreis für die Schaltelemente 6 und 8 angeordnet ist.
-
Als Schaltelement 5 dient ein Transistor 37, dessen Basis über eine
Zenerdiode 23 und einen Widerstand 24 an den nichtnegierten Ausgang des Flipflop
17 angeschlossen ist.
-
Der Emitter des Transistors 37 ist mit einem in Durchlaßrichtung des
Betriebsstroms für den Speicher 1 gepolten
Gleichrichter 39 verbunden,
dem von einer erliackerschaltung 56 Gleichspannung zugeführt wird. Zwischen dem
Emitter des Transistors 37 und dem nicht näher bezeichneten ersten Pol einer Betriebsspannungsquelle
ist eine weitere Diode 52 angeordnet.
-
Der Kollektor des Transistors 37 ist über einen Widerstand 25 an den
zweiten Pol der Betriebsspannungsquelle und über einen Widerstand 1i2 an die Basis
eines Tiansistors angeschlossen, der das Schaltelement 8 bildet. Der Kollektor des
Transistors 8 ist an den ersten Pol der Betriebsspannungsquelle gelegt. Weiterhin
besteht eine Verbindung zwischen dem Emitter des Transistors 37 llnd dem Emitter
eines Transistors l1 sowie der Anode der Diode Ii, deren Kathode die Leitung 3 speist.
Der Kollektor des Transistors 8 ist iiber einen nicht näher bezeichneten Widerstand
an den positiven Pol des Akkumulators 7 angeschlossen. wischen der Basis des Transistors
41 und dem Akkumulator ist ein weiterer nicht dargestellter Widerstand angeordnet.
Ferner liegt zwischen dem positiven Akkumulatorpol und dem zweiten Pol der Betriebsspanniingsquelle
ein nicht bezeichneter Kondensator.
-
Der Kollektor des Transistors 41 speist die Basis eines Transist#rs,
der das Schaltelement 6 bildet. Die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 6
ist zwischen der Leitung 3 und dem positiven Akkumulatorpol angeordnet.
-
Die Leitung 3 steht ferner über eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode
26 mit dem positiven Pol der Betriebsspannung in Verbindung. Der Versorgungsspannungsdiskriminator
12 ist an die Leitung 3 und den positiven Akkumulatorpol angeschlossen. Zwischen
den Emitter des Transistors 37 und dem zweiten Pol der Betriebsspannungsquelle ist
werner ein Kondensator 53 angeordnet. Die Basis des Transistors 6 steht über einen
nicht näher bezeichneten Widerstand mit dem zweiten Pol der Betriebsspannungsquelle
in Verbindung.
-
Von der Zerhackerschaltung wird der Kondensator 53 auf ein Spannung
aufgeladen, die um den Spannungsabfall an der Diode 4 höher als die Betriebsspannung
ist. Am Anschluß 2 steht somit eine Versorgungsspannun- zur Verfiigung, die in der
Höhe mit der Betriebsspannung jibereinstimmt.
-
Wenn die Betriebsspannung fehlt, dann sperrt der npn-Transistor 8,
da seine Emitterspannung zäher als die Basisspannung ist. Der pnp-Transistor 6,
dessen Basisspannung über den Widerstand an den zweiten Betriebsspannungspol gelegt
ist, leitet den Strom znm Anschluß 2 des Halbleiterspeichers. Ob die Transistoren
37 und 1 leitend oder nichtleitend sind spielt für die Arbeitsweise der Traiisistoren
6 und 8 keine Rolle.
-
Nach Spannungswiederkehr steigt die Spannung am Kondensator 53 an.
Das Flipflop 17 gibt am nichtnegierten Aiisgang ein niedriges Potential ab, wenn
keine Störungen der Daten im llalbleiterspeicher während des Betriebsspannungsausfalls
eingetreten sind. Dieses niedrige Potential steuert den Transistor 37 durchlässig.
Dadurch steigt die Basisspannung des Transistors 8 an, d.tl. der Transistor 8 wird
leitend und speist Strom in den Akkumulator 7 eein. Ebenso wird der Transistor 41
leitend, so daß die Besis des pnp-Transistors 6 mit einem tiohen Potential beaufschlagt
wird. Der Transistor 6 sperrt deshalb.
-
Wenn die Daten im llalbleiterspeicher dagegen während des Betriebsspannungsausfalls
durch eine zu niedrige Batteriespannung gestört worden sind, entsteht am nichtnegierten
Ausgang des Flipflop 17 nach Spannungswiederkehr ein
hohes Potential,
das den Transistor 37 weiterhin gesperrt hält. Daher bleibt auch der Transistor
8 nicht leitend und verhindert die Ladung des Akkumulators 7.
-
Dagegen wird der Transistor 41 leitend und sperrt damit den Transistor
6. Der Halbleiterspeicher 1 wird daher über die Zerhackerschaltung 56 und die Diode
4 mit Betriebsspannung versorgt. Erst wenn durch eine Zurücksetzung des Flipflop
17 der Transistor 37 mit einer niedrigen Spannung versorgt wird, kann der Transistor
8 in den leitenden Zustand versetzt werden.
-
Da bei einer Fehlererkennung mittels des Flipflop 17 keine Ladung
des Akkumulators 7 eintritt, erscheint unabhängig von der Zahl der Spannungsunterbrechungen
diese Fehlermeldung nach Spannungswiederkehr erneut, sofern keine Riicksetzung des
Flipflop 17 erfolgt ist.