DE2828822A1 - Digitale halbleiterschaltung - Google Patents

Digitale halbleiterschaltung

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DE2828822A1 DE19782828822 DE2828822A DE2828822A1 DE 2828822 A1 DE2828822 A1 DE 2828822A1 DE 19782828822 DE19782828822 DE 19782828822 DE 2828822 A DE2828822 A DE 2828822A DE 2828822 A1 DE2828822 A1 DE 2828822A1
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    • H04B2215/00Reducing interference at the transmission system level
    • H04B2215/064Reduction of clock or synthesizer reference frequency harmonics
    • HELECTRICITY
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Description

  • Digitale Halbleiterschaltung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Halbleiterschaltung aus mindestens zwei Schaltungsteilen mit jeweils einer der Aufnahme bzw. Ubertragung von Digitalinformation dienenden Kette aus jeweils gleichen Speicherzellen, bei der die Ketten von Speicherzellen von einem gemeinsamen Taktgeber gesteuert sind.
  • Bevorzugt sind die die beiden Ketten in den Schaltungsteilen aufbauenden Speicherzellen bistabile Kippstufen, also Flip-Flopzellen, obwohl auch andere Speicherzellen, z.B. CTD-Zellen, möglich sind. Beim Aufbau der einzelnen Ketten sind die Signalausgänge der jeweils vorausgehenden Zelle an die entsprechenden Signaleingänge der Jeweils nachfolgenden Zelle geschaltet, so dafdie in der vorausgehenden Zelle gespeicherte Binärinformation aufgrund der durch den Taktgeber erzeugten und durch eine Folge äquidistanter Binärimpulse dargestellten Takte an die folgende Zelle weitergereicht wird. Somit kann z.B.
  • die Kette von Speicherzellen einen Digitalzähler oder einen Frequenzteiler oder ein Schieberegister bilden.
  • In vielen Fällen wird die digitale Halbleiterschaltung aus einer Vielzahl einander gleicher Schaltungsteile bestehen, die entweder auf einem gemeinsamen Halbleiterchip integriert sind oder auf mehrere Halbleiterchips verteilt sind, die dann jeweils einen IC-Baustein bilden.
  • Diese werden dann entsprechend dem vorgesehenen Schaltungsplan über die Elektroden oder Pins des Bausteins zusammengeschaltet. Jeder der einander gleichen Schaltungsteile ist mit einer Kette von Speicherzellen ausgerüstes, die einen für die eigentliche Funktion des Bausteins wesentlichen Bestandteil bildet. Alle diese Speicherzellenketten und vorzugsweise auch weitere Bestandteile der Schaltung werden durch den gemeinsamen Taktgeber gesteuert, der selbst mit weiteren Schaltungsteilen zusätzlich im Innern eines der Bausteine miterzeugt sein kann.
  • Vor allem bei der Aufteilung der Halbleiterschaltung in diverse IC-Bausteine können - veranlaßt durch Störimpulse - unerwünschte Verschiebungen zwischen dem Betriebsverhalten der einzelnen Speicherketten vorkommen, die das taktmäßige Zusammenarbeiten der einzelnen Schaltungsteile beeinträchtigen. Handelt es sich beispielsweise um das Zusammenarbeiten von jeweils einen Digitalzähler enthaltenden IC-Bausteinen, bei denen für die angestrebte Wirkung der Schaltung ein bestimmter Zählerstand des Zählers im ersten IC-Baustein mit einem bestimmten Zählerstand des Zählers in einem zweiten IC-Baustein vorliegen soll, um eine angestrebte Wirkung auf die Gesamtschaltung realisieren zu können, so kann durch eine solche Störung eine Diskrepanz der Zählerstände eintreten, durch die die beabsichtigte Wirkung vereitelt wird.
  • Es wäre deshalb erwünscht, neben der Wirkung des Taktgebers eine zusätzliche Kontrolle der digitalen Betriebszustände der einzelnen Ketten von digitalen Speicherzel- len im Sinne einer Synchronisierung zur Verfügung zu haben, die von einer der Ketten (Master) gesteuert wird und der dann die Ketten in den übrigen Teilen der Schaltung (Slaves) unterworfen sind. Dabei ist auch erwünscht, daß diese Synchronisierung zwischen zwei Schaltungsteilen mit einem Minimum an Verbindungswegen zum Ziele kommt.
  • Eine Vorrichtung der eingangs definierten Art, die das Verlangte leistet und zusätzliche Vorteile bringt, ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß die Kette von Speicherzellen eines ersten Schaltungsteils mit einem bei Anregung jeweils einen Digitalimpuls emittierenden Signalgeber derart gekoppelt ist, daß der Signalgeber mit dem Erreichen eines vorgegebenen bestimmten.Digitalzustandes seiner Kette von Speicherzellen einen Digitalimpuls emittiert, daß ferner eine Amplitudenmodulation der vom gemeinsamen Taktgeber erzeugten Folge von Taktsignalen durch den vom Signalgeber emittierten Digitalimpuls vorgesehen ist und daß schließlich das auf diese Weise modulierte Taktsignal dem zweiten Schaltungsteil über eine auf die Modulation ansprechende und bei deren Vorhandensein den digitalen Betriebszustand der Kette von Speicherzellen des zweiten Schaltungsteils korrigierenden Signalerkennungsschaltung zugeführt ist.
  • Bevorzugt ist der Signalgeber im ersten Schaltungsteil derart ausgebildet, daß der von ihm erzeugte digitale Signalimpuls denselben Pegel wie ein mit ihm synchroner Taktimpuls aufweist, so daß durch die Amplitudenmodulation ein gegenüber den übrigen Taktimpulsen eine überhöhte Amplitude aufweisender Impuls in der Sequenz der Taktimpulse erscheint, der dann zur Korrektur der Einstellung der Speicherzellenkette im zweiten Schaltungsteil und gegebenenfalls weiterer dem zweiten Schaltungsteil entsprechend ausgebildeter Schaltungsteile herangezogen wird. Dieser Impuls mit überhöhter Amplitude wird im folgenden als Reiter bezeichnet.
  • Die Erfindung ermöglicht z.B. bei ihrer Anwendung auf eine aus mehreren IC-Bausteinen zusammengesetzte Digitalschaltung der eingangs definierten Art, daß der Einstellbefehl (gegeben durch den Reiter) und der den betreffenden Baustein steuernde Takt über ein und denselben Pin des Halbleiterbausteins übertragbar ist, was sowohl für den die erste Schaltung aufnehmenden Master-Baustein als auch für den zweiten Baustein, also den Slave-Baustein und ggf. vorhandene weitere Slave-Bausteine gilt. Der Masterbaustein erzeugt den Einstellimpuls für die Einstellung der Speicherketten der zugeordneten Slave-Bausteine und setzt ihn als Reiter auf den zugehörigen Zähltakt auf. Der Slave-Baustein erkennt den Reiter als Einstellbefehl und benützt ihn zur Synchronisierung seines Zählers bzw. Teilers bzw. Schieberegisters.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Figuren 1 bis 3 näher beschrieben. In Fig. 1 ist ein die wesentlichsten Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellendes Blockschaltbild angegeben. In Fig. 2 sind die zur Steuerung der Speicherketten in den Slave-Schaltungsteilen bzw.
  • Bausteinen und in Fig. 3 ein detailliertes Schaltbild einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung dargestellt. Dabei ist der Fall berücksichtigt, daß Master und Slave in verschiedenen Halbleiterkristallen untergebracht sind und somit je einen integrierten Halbleiterbaustein bilden. Der Master ist mit Mg der Slave mit S bezeichnet.
  • Im allgemeinen enthalten der Masterbaustein und die Slave-Bausteine weitere Schaltungsteile WS, auf die aber im Rahmen der Erfindung nicht weiter eingegangen zu werden braucht. Sowohl der Master als auch die Slaves werden von einem gemeinsamen Taktgeber TG mit Taktsignalen versorgt, die aus äquidistanten Digitalimpulsen mit den Pegeln H (= high) und L (= low) bestehen und die über eine Impedanz R an die Takteingänge Al und A2 von Master M und Slave S gelegt sind.
  • Das über den Eingang Al des Master-Bausteins M zugeführte Taktsignal gelangt an den Takteingang TE der Kette TM von Speicherzellen des Masters M. Durch jeden Einzelimpuls des Taktsignals wird der digitale Betriebszustand der Kette TM um eine Binäreinheit, also ein Bit, geändert.
  • Bevorzugt ist die Kette TM aus n hintereinander geschalteten gleichen Flip-Flopzellen, insbesondere Master-Slave-Flip-Flops, aufgebaut, wobei nach jeder Zelle Signalausgänge vorgesehen sind, so daß die Speicherzellenkette TM als binärer Digitalzähler - je nach der inneren Ausgestaltung asynchron oder synchron - angesprochen werden kann.
  • Über die Signalausgänge der Flip-Flopkette TM läßt sich durch eine - ebenfalls im Master-Baustein mitintegrierte - Zählerstand-Erkennungsschaltung ZE das Erscheinen eines ausgewählten Betriebszustandes der Flip-Flopkette TM feststellen und im gleichen Augenblick der Signalgeber SG in Aktion setzen.
  • Der Betrieb der Anordnung wird über den Taktgeber TG -einem Rechteckimpuls-Generator - gesteuert, indem der Signalausgang des Taktgebers TG über eine Impedanz R an den Takteingang TE der Speicherzellenkette TM gelegt ist.
  • Sowohl der Taktgeber TG als auch die Eingangsimpedanz kann im Master-Baustein M monolithisch integriert sein.
  • Bei dem in Fig. 1 und in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel trifft dies jedoch nicht zu. Dort ist der Taktgeber TG Bestandteil einer externen Schaltung, deren Ausgang an den für die Taktzufuhr zum Master-Baustein M verantwortlichen elektrischen Anschluß Al des Masters M gelegt ist.
  • Wesentlich für die zu beschreibende Anordnung ist, daß auch der Signalausgang des Signalgebers SG an denselben Anschluß A1 gelegt und auf diese Weise durch Uberlagerung des primären Taktsignals mit dem vom Signalgeber SG erzeugten Reiter eine Modulation des Taktsignals - und zwar in der aus der Fig. 2 ersichtlichen Weise - erreicht ist.
  • Das modulierte Taktsignal gelangt nun an den Takteingang TE der Speicherzellenkette TM im Master-Baustein M und an den Takteingang TE der Speicherzellenketten TS in den Slave-Bausteinen S. Ist beispielsweise A2 der für die Taktzufuhr zum Slave-Baustein S zuständige äußere Anschluß dieses Bausteins, so wird einfach der Taktsignaleingang Al des Masters mit dem Anschluß A2 des Slave-Bausteins S leitend verbunden. Vom Anschluß A2 gelangt dann das modulierte Taktsignal sowohl an den Takteingang TE der Speicherzellenkette TS des Slave-Bausteins als auch an den Eingang einer auf die Modulation des Taktsignals, also auf den Reiter, ansprechenden Signalerkennungsschaltung SES.
  • Diese steuert bei Anwesenheit eines Reiters über eine Anlage KSE zur Erzeugung eines Korrektursignals den digitalen Betriebszustand der Speicherzellenkette TS des Slave-Bausteins. Vorzugsweise ist dabei eine Synchronisierung der Betriebszustände der Speicherzellenketten TM und TS derart erwünscht, daß bei Auftreten eines Reiters auf einem Taktimpuls sämtliche Speicherzellenketten in den digitalen Ausgangszustand zurückgesetzt sind bzw. werden.
  • Wie bereits dargelegt ist trotz des für Master und den Slaves gemeinsamen Taktsignals die Gefahr des Verlustes der Synchronität im Arbeiten der Speicherzellenketten aufgrund von Störimpulsen ohne weiteres gegeben. Stattet man hingegen die einzelnen Schaltungsteile entspre- chend der vorliegenden Erfindung aus, so wird, falls sich eine unerwünschte Verschiebung zwischen den Betriebszuständen (Zählerständen) von TM und TS eingeschlichen hat, die gewünschte Synchronisierung automatisch wieder hergestellt.
  • Ein Einsatzgebiet der Erfindung ist z.B. durch eineNelektronische Orgel gegeben, deren wesentliche Schaltungsteile durch das Zusammenschalten von digitalen Halbleiterbausteinen realisiert werden. Bei dem auf diese Weise entstandenen Tonerzeugersystem werden in einem ersten Baustein, dem sog. TOP-Octave-Synthesizer, die Frequenzen der 12 Töne für die höchste in der Orgel vorgesehene Oktave - z.B. mittels eines Hoch2equenz-Digitaloszillators mit nachgeschaltetem 5 -Teiler - erzeugt und dann durch je eine der betreffenden Frequenz der TOP-Oktave zugeordnete Folge vonFrequenzteilern die den niedrigeren Oktaven entsprechenden Frequenzen der einzelnen Töne erzeugt. Diese Frequenzteiler werden wegen ihres hohen Platzbedarfs in je einem Halbleiterchip, also einem IC-Baustein, untergebracht. Wenn nun die Oktavteiler zweier dieser Bausteine nicht synchron laufen, kann es bei Addition von zwei Tönen gleicher Frequenz zu Interferenzen (im Extremfall bis zur Extinktion) kommen. Deshalb muß für Synchronität gesorgt werden.
  • Nun kann man die gleichartig aufgebauten Teilerketten dadurch synchronisieren, indem man sie zu einem günstig gewählten Zeitpunkt gemeinsam auf einen definierten Zustand einstellt und sie dann mit gemeinsamen Takt weiterlaufen läßt. Hierzu benötigt man einen Einstellungsbefehl für die Synchronisierung, der über einen zusätzlichen Anschluß des Halbleiterkörpers des betreffenden IC-3austeins übertragen werden muß. Dies bedeutet z.B.
  • für den in einem IC-Baustein unterzubringenden TOP-Octave-Synthesizer 12 zusätzliche äußere Anschlüsse, die man, schon im Interesse der Vermeidung eines zusätzlichen Platzbedarfs an der Halbleiteroberfläche sich ersparen möchte. Außerdem bedeutet jeder zusätzliche äußere Anschluß eine merkliche Steigerung der Herstellungskosten.
  • Wie aus der Fig. 1 und der Fig. 3 ersichtlich ist, können bei einer Ausgestaltung gemäß der Erfindung sowohl der Einstellbefehl als auch der Takt über den gleichen Anschluß übertragen werden, was sowohl für den Master, also den TOP-Octave-Synthesizer-Baustein, als auch für die Slaves, also die Frequenzteiler-Bausteine, gilt. Damit ist also ein weiterer Vorteil der Erfindung gegeben.
  • Die Realisierung der in Fig. 1 im Blockschaltbild dargestellten Anordnung ist auf verschiedene Weise möglich.
  • Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel soll nun anhand der Fig. 3 näher dargestellt werden.
  • Hier ist der Taktgeber TG, der in bekannter Weise als Rechteckimpuls-Generator ausgebildet ist, mit seinem Signalausgang über eine die Taktimpulse durchlassende Halbleiterdiode D sowohl an einen Arbeitswiderstand R1 als auch an den der Taktzufuhr dienenden Anschluß Al des Master-Bausteins M als auch - ggf. über eine Pufferschaltung PS - an die der Taktzufuhr dienenden Anschlüsse A2 der einzelnen Slave-Bausteine S gelegt. Die Diode Di hat die Aufgabe, den Taktgeber TG von weiteren Schaltungsteilen zu entkoppeln.
  • Der elektrische Anschluß Al des Masterbausteins M ist auf den Taktei7.gang TE der Kette TM von Speicherzellen im Master-Baustein M geschaltet. Die Speicherzellen sind in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel Master-Slave-Flip-Flops. Ihre Anzahl n ist entsprechend der jeweils zu bewältigenden Aufgabe bemessen. Im Beispielsfalle ist n = 3 angenommen. Dementsprechend enthält der Schaltungsteil TM im Beispielsfalle die drei Flip-Flops FF1, FF2 und FF3. Diese sind mittels jeweils zweier UND-Gat- ter G1, G2, zweier NOR-Gatter G3, G4, dreier Feldeffekttransistoren T1, T2 und T3 vom Anreicherungstyp und zweier Kondensatoren CI und C2 aufgebaut. Eine Ausnahme bildet die erste Flip-Flopzelle FF1 der Kette TM insofern, als diese - im Gegensatz zu den nachgeschalteten Flip-Flopzellen - noch einen Inverter IN enthält.
  • Bei der aus Fig. 3 ersichtlichen Schaltung ist der Takteingang TE und damit der Anschluß A1 an den ersten Signaleingang der beiden - jeweils zwei Signaleingänge aufweisenden - UND-Gatter G1 und G2 und über den Inverter IN an die Gateelektroden der beiden Transistoren T1 und T2 in der ersten Flip-Flopzelle FF1 gelegt. Der zweite Signaleingang des Gatters G1 liegt sowohl am Sourcebereich des Transistors T2, als auch am Drain des Transistors T1 als auch an der ersten Elektrode des Kondensators CI. Der zweite Signaleingang des UND-Gatters G2 ist hingegen an den Sourcebereich des Transistors T3 und an die erste Elektrode des Kondensators C2 (aber nicht an einen dem Transistor T1 entsprechenden Transistor) geschaltet. Die zweiten Elektroden der beiden Kondensatoren C1 und C2 liegen gemeinsam am Sourcebereich des Transistors T1.
  • Der Hauptteil der Flip-Flopzelle FF1 wird durch die beiden NOR-Gatter G3 und G4 gebildet, die miteinander kreuzgekoppelt sind, wodurch je ein logischer Eingang der beiden Gatter G3 und G4 verbraucht ist. Das NOR-Gatter G3 weist noch einen zweiten, das NOR-Gatter G4 noch einen zweiten und einen dritten logischen Eingang auf. Demzufolge liegt der Signalausgang der beiden NOR-Gatter G3 und G4 jeweils am ersten Signaleingang des jeweils anderen dieser beiden Gatter. Der zweite Signaleingang des Gatters G3 ist mit dem Signalausgang des UND-Gatters G1 und der zweite Signaleingang des Gatters G4 mit dem Signalausgang des UND-Gatters G2 verbunden, während der dritte Signaleingang des Gatters G4 gemeinsam mit entsprechenden Eingängen der Gatter G4 der nachgeschalteten Flip-Flopzellen FF2, FF3,...FFn an ein ein zentrales Resetsignal ZR gelegt sind, durch welches das Rücksetzverhalten der Speicherkette TM gesteuert wird. Der Signalausgang des Gatters G3 liegt ferner am Drain des Feldeffekttransistors T2, der Signalausgang des Gatters G4 am Drain des Transistors T3. Schließlich ist der Signalausgang für das direkte Signal der Flip-Flopzelle FF1 durch den Signalausgang des Gatters G3 und der Signalausgang für das invertierte Signal durch den Signalausgang des NOR-Gatters G4 gegeben.
  • Mit Ausnahme des Fehlens des Inverters IN ist der Aufbau der nachgeschalteten Flip-Flopzellen FF2, FF3,...
  • der Kette TM mit dem der Flip-Flopzelle FF1 identisch.
  • Dabei ist der Signaleingang für das direkte Signal durch die beiden Signaleingänge der beiden UND-Gatter Gl und G2 gegeben, die dementsprechend auf den Signalausgang des NOR-Gatters G3 der jeweils vorangehenden Flip-Flopzelle geschaltet sind. Der Eingang für das invertierte Signal ist durch die Gates der beiden Transistoren T7 und T2 der betreffenden Flip-Flopzelle gegeben, die dementsprechend an den Signalausgang des NOR-Gatters G4 der jeweils vorangehenden Flip-Flopzelle gelegt sind.
  • Zu bemerken ist, daß der Aufbau der Kette TS aus Speicherzellen im Slave-Baustein S völlig den Verhältnissen beim Master M entspricht, so daß auch dort dieselben Bezugszeichen verwendet sind.
  • Die gemäß der Definition der Erfindung und der Ausgestaltung gemäß Fig. 1 vorgesehene Schaltung SG zur Erzeugung des Korrektursignals, also des Reiters, enthält zunächst eine Anlage ZE zur Feststellung des für die Erzeugung des Reiters vorgesehenen digitalen Betriebszustands des Teilers TM, der der impulserzeugende Teil SG nachgeschaltet ist. Die Anlage ZE besteht aus einer Lo- gik, die auf den gewünschten digitalen Betriebszustand der Kette TM zugeschnitten ist. Ist dieser Betriebszustand des Teilers TM dessen Ausgangszustand "O 0 0 ...0", dann genügt für die Erkennung dieses Zählerstandes ein NOR-Gatter G5 mit einer Zahl von logischen Eingängen, die den Binärstellen des kritischen Zählerstandes - bevorzugt also der Anzahl der im Teiler TM insgesamt vorgesehenen Flip-Flopzellen FF1, FF2,..FFn - gleich ist.
  • Dann wird der der logischen Null entsprechende Signalausgang jeder Flip-Flopzelle von TM, also dem Ausgang der Gatter G4, an je einen Eingang des NOR-Gatters G5 geschaltet. Dieses liefert dann eine logische Eins, wenn an jedem seiner Eingänge eine Null anhängig ist.
  • Die von dem NOR-Gatter G5 abgegebene logische Eins dient zur Steuerung eines den eigentlichen Signalgeber SG bildenden Monoflops.
  • Dieses Monoflop ist durch die Kombination eines weiteren NOR-Gatters G6, eines Inverters IN3, eines als Widerstand geschalteten Feldeffekttransistors T7 vom Verarmungstyp gebildet. Dabei liegt der Signalausgang des NOR-Gatters G5 über den Inverter IN3 an dem ersten Signaleingang und über den Widerstand T7 an dem zweiten Signaleingang des (insgesamt zwei logische Eingänge aufweisenden) NOR-Gatters G6, dessen Signalausgang auf das Gate eines Anreicherungstyp-Feldeffekttransistors T8 geschaltet ist.
  • Der Transistor T8 liegt mit seinem Drain an dem der Zufuhr eines ersten Bezugspotentials VGG dienenden Anschlusses A4 des Master-Bausteins M, während sein Sourcegebiet mit dem Anschluß A1 und damit mit dem Takteingang TE der Flip-Flopkette TM verbunden ist. Schließlich ist der am Eingang des NOR-Gatters G6 liegende als Widerstand geschaltete Feldeffekttransistor T7 und der betreffende Eingang des Gatters G6 in der aus der Fi. 3 ersichtlichen Weise über einen Filterkondensator C3 mit dem zweiten Versorgungspotential, insbesondere mit Masse, verbunden.
  • Beim Auftreten eines Signals am Ausgang des NOR-Gatters G5 wird über den Inverter In3 der eine Eingang des NOR-Gatters G6 an eine Null gelegt, während die bereits am anderen Eingang dieses Gatters G6 anhängige logische Null nach Maßgabe der durch den Kondensator C3 und den Widerstand t7 festgelegten RC-Zeit des Monoflops erhalten bleibt. Dadurch wird am Ausgang des NOR-Gatters G6 ein Signal ausgelöst, durch welches der Transistor T8 leitend und das am Anschluß A4 anhängige Bezugspotential VGG an den Anschluß Al gelegt wird, so daß dem jeweils anhängigen Taktimpuls ein Reiter aufgesetzt wird.
  • Die RC-Zeit des Monoflops ist im Vergleich zur Dauer des Signals am Ausgang des Gatters G5 kurz bemessen.
  • Sie ist außerdem nicht länger und vorzugsweise merklich kürzer als die Dauer des einzelnen Taktimpulses. Zu bemerken ist noch, daß die Kette TM im Master-Baustein M nicht auf den Reiter sondern lediglich auf die Taktimpulse und auf die über die Transistoren T1 zuzuführenden Resetimpulse reagiert, wie aufgrund der Schaltung ohne weiteres verständlich ist.
  • Eine Pufferschaltung PS kann zwischen dem Taktgeber TG bzw. dem Anschluß A1 des Master-Bausteins M und den Taktanschlüssen A2 der einzelnen Slave-Bausteine S vorgesehen sein. Die Schaltung PS kann in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise aufgebaut sein. In ihr sind anstelle von MOS-Feldeffekttransistoren, wie sie in den übrigen Schaltungsteilen vorgesehen sind, zwei komplementäre Bipolartransistoren Tr1 und Tr2 vorgesehen. Die Basis der beiden Bipolartransistoren Tr1 und Tr2 ist mit dem Anschluß Al des Master-Bausteins M und dem Signalausgang des Taktgebers TG (über die Diode D) verbunden.
  • Der Kollektor des npn-Transistors Tr1 liegt an 12 V, der Kollektor des pnp-Transistors Tr2 an O V. Die Emitter der beiden Transistoren Tr1 und Tr2 sind zusammengeschaltet und bilden den Ausgang der Pufferschaltung PS.
  • Aufgabe dieses Analogpuffers PS ist, eine kapazitive Ent- kopplung zwischen dem Masterbaustein M und den Slave-Bausteinen S zu erreichen.
  • Der Anschluß A2 der einzelnen Slave-Bausteine 5 liegt einerseits am Takteingang TE der Kette TS von Speicherzellen des jeweiligen Slave-Bausteins S, andererseits am Eingang der Signalerkennungsschaltung SES.
  • In dem in Fig. 3 dargestellten Beispielsfall stimmt die Kette TS des Slaves mit der Kette TM des Masters M überein, was aber nicht erforderlich ist, weil die Kette im Slave-Baustein u.U. in der dortigen Schaltung eine andere Funktion als die Kette TM im Master-Baustein M zu erfüllen hat. Da aber für die vorliegende Betrachtung von weiteren Aufgaben der Ketten TM und TS abgesehen werden kann, wurden in der Darstellung gemäß Fig. 3 für die beiden Ketten TM und TS der gleiche Aufbau und dieselben Bezugszeichen verwendet. Hinsichtlich der Kette TS sind somit keine weiteren Ausführungen mehr erforderlich, außer der Feststellung, daß die Gates der Feldeffekttransistoren T1 in den einzelnen Flip-Flopzellen FF1, FF2,..
  • der Kette TS durch das vom Master-Baustein M modulierte Taktsignal beaufschlagt sind.
  • Die Signalerkennungsschaltung SES stellt einen aus den MOS-Feldeffekttransistoren T4, T5 und T6 aufgebauten und zwischen den beiden Versorgungspotentialen VGG und Vss liegenden Sourcefolger dar, dessen Eingang durch den Anreicherungstyp-Transistor T6 gebildet ist, dessen Gate am Anschluß A2 des Slave-Bausteins S und dessen Drain an dem Bezugspotential VGG liegt. Das Sourcegebiet des Eingangstransistors T6 ist an den als Widerstand geschalteten Verarmungstyp-Transistor T5 und dieser über den Verarmungstyp-Transistor T4 an den Anschluß A3 des Slave-Bausteins S und damit an das Versorgungspotential Vss gelegt. Ein zwischen den beiden als Widerstand geschalteten Transistoren T4 und T5 liegender Schaltungspunkt dient als Ausgang des Sourcefolgers und ist über zwei hintereinander geschaltete Inverter IN1 und IN2 an die durch die Gates der Transistoren T1 der einzelnen Speicherzellen FF1, FF2, FF3,... gegebenen Reseteingänge der Kette TS gelegt. Die gewählte Signalerkennungsschaltung SES unterbindet die kapazitive Belastung der Speicherzellen, während die beiden Inverter IN1 und In2 zusammen einen nicht invertierenden weiteren Puffer zur Pegelregenerierung abgeben.
  • Erreicht in der angegebenen Schaltung der Zählerstand im Master M, also der Betriebszustand der Kette TM, den z.B. durch ZR ausgelösten Zustand "O 0 0 0", so erhalten sämtliche logischen Eingänge des NOR-Gatters G5 diesen Zustand. Durch die dann am Ausgang von G5 erscheinende logische 1 wird das nachgeschaltete Monoflop aktiviert und entsendet einen Impuls, der als Reiter dem anstehenden Taktsignal aufgesetzt wird. Der Reiter bewirkt die simultane Rücksetzung von TS, so daß der gleiche Zustand wie in TM erreicht ist.
  • Zu erwähnen ist noch, daß die Feldeffekttransitoren der Schaltung entweder nur n-Kanal-MOS-Transistoren oder nur p-Kanaltransistoren sind, da damit Herstellung in monolithisch integrierter Halbleitertechnik erheblich vereinfacht wird.
  • 3 Figuren 9 Patentansprüche

Claims (9)

  1. Patentansprüche Digitale Halbleiterschaltung aus mindestens zwei Schaltungsteilen mit jeweils einer der Aufnahme bzw.
    Übertragung von Digitalinformation dienenden Kette aus jeweils gleichen Speicherzellen, bei der die Ketten von Speicherzellen von einem gemeinsamen Taktgeber gesteuert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette von Speicherzellen (TM) eines ersten Schaltungsteils (M) mit einem bei Anregung jeweils einen Digitalimpuls emittierenden Signalgeber (SG) derart gekoppelt ist, daß der Signalgeber (SG) mit dem Erreichen eines vorgegebenen bestimmten Digitalzustandes seiner Kette (TM) von Speicherzellen einen Digitalimpuls emittiert, daß ferner eine Amplitudenmodulation der vom gemeinsamen Taktgeber (TG) erzeugten Folge von Taktsignalen durch den vom Signalgeber (SG) emittierten Digitalimpuls vorgesehen ist und daß schließlich das auf diese Weise modulierte Taktsignal dem zweiten Schaltungsteil (S) über eine auf die Modulation ansprechende und bei seren Vorhandensein den digitalen Betriebszustand der Kette (TS) von Speicherzellen des zweiten Schaltungsteiles (S) korrigierenden Signalerkennungsschaltung (SES) zugeführt ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (SG) im ersten Schaltungsteil (M) derart ausgebildet ist, daß der von ihm erzeugte digitale Spannungsimpuls gleichzeitig mit einem am Takteingang (TE) der Ketten (TM, TS) von Speicherzellen in den Schaltungsteilen (M, S) anhängigen Taktimpuls erscheint und diesem als Reiter aufgesetzt wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schaltungsteil (M) und der zweite Schaltungsteil (S) jeweils in einem besonderen Halbleiterkörper als monolithisch integrierte Schaltungen untergebracht sind.
  4. 4. Vorrichtung nach den Anspruchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kette (TM) von Speicherzellen in der ersten Teilschaltung (M) eine Zählerstands-Erkennungsschaltung (ZE) und durch diese der Signalgeber (SG) beaufschlagt ist, während der Takteingang (A2) der zweiten Teilschaltung (S) sowohl auf den Takteingang (TE) der Kette. (TS) von Speicherzellen in der zweiten Teilschaltung (S) als auch auf die Signalerkennungsschaltung (SES) und der Ausgang der letzteren über eine Anlage (KSE) zur Erzeugung eines Korrektursignals auf einen Stelleingang (SR) der Kette (TS) von Speicherzellen im zweiten Schaltungsteil (S) geschaltet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung des Korrekturvorgangs mit dem Erreichen der Ausgangsstellung der Kette (TM) von Speicherzellen in dem ersten Schaltungsteil (M) gegeben ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Takteingang (A1) des ersten Schaltungsteils (M) und dem Takteingang (A2) des zweiten Schaltungsteils (S)eine der kapazitiven Entkopplung dienende Pufferschaltung (PS) vorgesehen ist.
  7. 7. Vorrichtung nach nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ketten aus Speicherzellen (TM, TS) aus Master-Slave-Flip-Flopzellen (FF1, FF2,...) aufgebaut sind.
  8. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß entweder alle das direkte Signal führenden Ausgänge oder alle das invertierte Signal führenden Ausgänge der Kette (TM) von Speicherzellen im ersten Schaltungsteil (M) an je einen Signaleingang eines NOR-Gatters (G5) mit einer der Anzahl der vorhandenen SpeLcherzellen (FF1, FF2,...) analogen Anzahl von Signaleingängen geschaltet ist, daß durch dieses NOR-Gatter (G5) eine Monoflopschaltung (SG) aktivierbar ist und daß der Signalausgang der Monoflopschaltung (SG) auf das Gate eines MOS-Feldeffekttransistors (T8) geschaltet ist, über dessen Source-Drainstrecke eine Beaufschlagung der vom gemeinsamen Taktgeber (TG) an den zweiten Schaltungsteil (S) gelieferten Taktimpulse mit einer Potentialerhöhung gegeben ist.
  9. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Takteingang (A2) des zweiten Schaltungsteils (S) sowohl an den Takteingang (TE) der Kette (TS) von Speicherzellen (FF1, FF2,..) des zweiten Schaltungsteils (S) als auch an den Signaleingang eines durch die Serienschaltung dreier MOS-Feldeffekttransistoren (T6, T5, T4) gebildeten Sourcefolgers gelegt ist, daß dabei das Gate des mit seinem Drain an ein erstes Versorgungspotential (VGG) zu ge geschalteten einen Feldeffekttransistors (T6) den Signaleingang und ein zwischen den beiden anderen - jeweils als Widerstand geschalteten und zum zweiten Versorgungspotential (Vss) führenden - Feldeffekttransistoren (T5, T4) liegender Schaltungspunkt den Signalausgang dieses Sourcefolgers (T6, T5, T4) bildet, und daß der Signalausgang dieses Sourcefolgers über zwei hintereinander geschaltete Inverter (IN1, IN2) an die Rücksetzeingänge der Kette (TS) von Speicherzellen (FF1, FF2,...) des zweiten Schaltungsteils (S) gelegt ist.
DE19782828822 1978-06-30 1978-06-30 Digitale Halbleiterschaltung Expired DE2828822C2 (de)

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