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Vorrichtung zur Verhinderung der Verarbeitung der
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durch zu geringe Versorgungsspannung während des Betriebsspannungsausfalls
in einem batteriegepufferten Halbleiterspeicher hervorgerufenen Störungen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verhinderung
der Verarbeitung der in einem batteriegepufferten Halbleiterspeicher 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 für die
Erhaltung der gespeicherten Daten erforderlichen Schwelle geprüft und bei unterhalb
der Schwelle liegender Batteriespannung eine Meldung hervorgerufen und/oder das
Auslesen von Daten aus dem Halbleiterspeicher gesperrt wird nach Patent ........
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(Patentanmeldung P 26 09 428.0).
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Es läßt sich hierdurch feststellen, ob die Versorgungs spannung für
den Haibleiterspeicher bei Einspeisung durch die Batteriespannung nach dem Ausfall
der Netzversorgungs spannung unter einen fiir die einwandfreie Speicherung der Daten
kritischen Wert abgesunken ist. Zusätzlich wird die Verarbeitung der Daten aus dem
Halbleiterspeicher nach Unterschreiten der kritischen Versorgungsspannungsschwelle
verhindert. Die Meldung kann z.B. durch optische oder akustische Mittel wahrnehmbar
gemacht werden. Auf die Meldung hin lassen sich entsprechende Maßnahmen zur Fehlerbeseitigung
beispielsweise die Überprüfung der gespeicherten oder die Eingabe neuer bzw. korrigierter
Daten durchführen.
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Datenverarbeitungsanordnungen mit den eingangs erwähnten batteriegepufferten
Halbleiterspeichern werden häufig in unbemannten Unterstationen eingesetzt, die
mit einer Zentralstation durch Übertragungsleitungen verbunden sind. Wenn die Batteriespannung
nach einem Netzspannungsausfall in der Unterstation unter der kritischen Grenze
liegt, muß zwar die Sperrung des Halbleiterspeichers in der Unterstation erfolgen,
die Meldung sollte jedoch auch in der Zentralstation zu erkennen sein, da von dort
aus die Störungsbeseitigung eingeleitet wird.
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Nach der Wiederkehr der Netzspannung wird die Batterie in der Unterstation
wieder aufgeladen. Von dem Entladezustand der Batterie hängt die Zeit ab, die bis
zur Aufladung
auf die für den einwandfreien Betrieb des Halb leiterspeichers
erforderliche Spannung vergeht. Diese Spannung kann unter Umständen sehr kurze Zeit
unterbrochen sein. Zwar bleibt die Sperrung des flalbleiterspeichers erhalten jedoch
nur solange bis eine erneute Abschaltung oder eine Unterbrechung der Netzspannung
bzw. ein Spannungseinbruch erfolgt. Nach der Spannungswiederkehr würde die Batteriespannung
infolge der vorhergehenden Ladung über der kritischen Grenze liegen, so daß keine
Fehlermeldung mehr abgegeben wird. Trotzdem können die gespeicherten Daten aufgrund
der vorherigen Spannungsunterbrechungen fehlerbehaftet sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung
des eingangs erwähnten Verfahrens zu entwickeln, bei der mit geringem Aufwand auch
durch wiederholte Unterbrechungen der Spannungszufuhr ohne zwischenzeitliche Richtigstellung
der Daten im Halbleiterspeicher eine Störungsmeldung erhalten bleibt, die in einer
entfernten Zentralstation feststellbar ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von einem Versorgungsspannungsdiskriminator
bei Über- oder Unterschreitung einer festgelegten Schwelle für die Batteriespannung
ein binäres Signal mit einem ersten bzw.
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zweiten Wert dem Dateneingang eines ersten Speichers zufiihrbar ist,
dessen Takteingang von einem bei Netzspannungswiederkehr bzw. - Einschaltung abgeleiteten
Taktimpuls beaufschlabar ist, daß ein Ausgang des ersten Speichers bei
unterhalb
der Schwelle liegender Batteriespannung ein die Ladung der Batterie sperrendes Signal
abgibt, daß durch den Taktimpuls ein die Netzspannungslfiederkehr signalisierender
binärer Wert in einen zweiten Speicher eingebbar ist, daß die Ausgänge der Speicher
durch von einem Adressensignal steuerbare Gatter an eine mit einer Zentralstation
verbundene Sammelleitung anlegbar sind und daß mit dem Ende der Adressierung die
beiden Speicher zurücksetzbar sind.
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In der mit einem batteriegepufferten Halbleiterspeicher ausgestatteten
Unterstation wird also sowohl das Unterschreiten der kritischen Batteriespannung
während der Netzspannungsunterbrechung als auch die Wiederkehr der Netzspannung
gespeichert. Die Speicherwerte stehen für den Abruf durch die Zentralstation bereit.
Solange die Zentralstation die Daten nicht abruft, bleibt die Wiederaufladung der
Batterie gesperrt. Auch nach mehrmaliger Netzspannungsunterbrechung und mehr oder
weniger langer Dauer der Netzspannungsversorgung erfolgt keine Aufladung über die
kritische Batteriespannungsgrenze. Dies ist erst möglich wenn durch den Abruf der
Daten in den beiden Speichern die Meldung über die Situation der Betriebsspannung
an die Zentralstation weitergegeben wurde. Anschließend kann der Jialbleiterspeicher
z.B. von der Zentralstation wieder neu geladen werden. Auch andere Maßnahmen sind
möglich, z.B. die Übersprüfung des gesamten Speicherinhalts von der Zentralstation
aus.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Adressensignal
über eine auf die Abfallflanke ansprechende Impulsformerstufe den Rücksetzeingängen
der beiden Speicher zuführbar ist. Das Abrufsignal wird bei dieser Anordnung zugleich
zur Speicherrücksetzung ausgenutzt. Dadurch vermindert sich der schaltungstechnische
Aufwand.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile
ergeben.
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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 einer Unterstation
3 eingesetzt und in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Der Versorgungsspannungsanschluß
2 steht mit einer Leitung 4 in Verbindung, der die Betriebsspannung für den Halbleiterspeicher
1 über eine Diode 5 zugeführt wird. An die Leitung 4 ist weiterhin über ein Schaltelement
6 ein Akkumulator 7 angeschlossen. Zwischen den Eingang des Akkumulators 7 und den
Anschluß 8 für die Betriebsgleichspannung sind ferner ein Widerstand 9 und ein Transistor
10 in Reihe gelegt. Über den Anschluß 9 wird auch die Diode 5 gespeist. An die Leitung
4 ist ferner ein Betriebsspannungsdiskriminator 11 angeschlossen, in dem
mindestens
eine Spannungsschwelle eingestellt ist. In Abhängigkeit von der Höhe der Betriebsspannung
auf der Leitung 4 gibt der Diskriminator 11 an einem Ausgang 12 ein Signal ab, dem
bei über der Schwelle liegender Betriebsspannung z.B. der binäre Wert 0 zugeordnet
ist. Erreicht die Betriebsspannung nicht die Schwelle, dann gibt der Diskriminator
11 ein einer binären 1 zugeordnetes Signal ab.
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Der Ausgang 12 ist mit einem nicht näher bezeichneten Dateneingang
eines ersten Speichers 13 verbunden. Bei diesem Speicher handelt es sich um ein
Flipflop. Der Takteingang des Speichers 13 wird von einer Impulsformerstufe i4 gespeist,
deren Eingang ein von der Netzwechselspannung abhängiges Signal zugeführt wird.
Beispielsweise kann die Netzwechselspannung einen Kondensator aufladen, dessen anstehende
Spannung mit einem Schmitt-Trigger als Impulsformerstufe überwacht wird. Die Impulsformerstufe
i4 gibt demnach nach jeder Wiederkehr bzw. dem Wiedereinschalten der Netzwechselspannung
einen Impuls ab, der nicht nur dem Speicher 13 sondern auch dem Takteingang eines
zweiten Speichers 15 zugeführt wird. Am Dateneingang des zweiten Speichers steht
dauernd ein einer binären i zugeordnetes Signal an, das z.B.
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vom hohen Pegel der Betriebsgleichspannung abgeleitet wird.
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Auch bei dem zweiten Speicher 15 handelt es sich um ein Flipflop.
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Jeder Speicher 13.15 ist mit seinem nichtinvertierenden Eingang an
ein Tristate-Gatter 16 bzw. 17 angeschlossen.
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Der invertierende Ausgang des Speichers 13 ist mit der Basis eines
Transistors 24 verbunden, dessen Kollektor über einen nicht näher bezeichneten Widerstand
die Basis des Transistors 10 speist.
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Die Ausgänge der Tristate-Gatter 16,17 stehen je mit einer Leitung
18,19 einer Sammelleitung bzw. eines Datenbus 20 in Verbindung, der weitere nicht
dargestellte Datenleitungen sowie Adressenleitungen enthält, von denen eine Leitung
21 in der Zeichnung gezeigt ist. An den Datenbus bzw. dessen Leitungen 18,19,21
ist auch eine Zentralstation 22 angeschlossen. Die Unterstation 3 und die Zentralstation
tauschen über den Bus 20 Daten aus.
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In der Unterstation 3 ist die Adressenleitung 21 mit den Steuereingängen
der Tristate-Gatter 17,16 und einer Impulsformerstufe 23 verbunden, deren Ausgang
24 an die Rücksetzeingänge der beiden Speicher 13,15 gelegt ist. Die Impulsformerstufe
23 besteht aus einem mit dem Eingang verbundenen Kondensator 25, an den einerseits
über einen nicht bezeichneten Widerstand die Basis eines Transistors 26 und andererseits
die Reihenschaltung eines Widerstands 27 und einer Diode 28 #angeschlossen ist.
Der Kollektor des Transistors 26 speist den Ausgang 27. Die zweiten Anschlüsse des
Kondensators 28 und des Widerstands 27 liegen auf Massepotential. Dies trifft auch
auf den Emitter des Transistors 26 zu.
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Bei vorhandener Netzwechselspannung in der Unterstation 3 ist der
Schalter 6 geöffnet während der Transistor 10 über ein Ausgangssignal des Speichers
13 mit hohem Pegel leitend gehalten wird. Der Akkumulator wird dadurch über den
Widerstand 9 und den Transistor 10 mit einem von seiner Klemmenspannung abhängigen
Strom geladen. Der Halbleiterspeicher 2 wird vom Anschluß 8 der Betriebsgleichspannung
über die Diode 5 mit Betriebsspannung versorgt.
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Sinkt die Betriebsspannung am Anschluß 8, z.B. infolge des Ausfalls
der Netzspannung unter die Ausgangsspannung des Akkumulators 7 ab, dann sperrt die
Diode 5 sowie eine im Ladekreis des Akkumulators angeordnete nicht bezeichnete Diode
den Akkumulator 7 gegen eine Entladung zum Anschluß 8 hin. Dagegen speist der Akkumulator
7 über den durch eine nicht dargestellte Steuerung geschlossenen Schalter 6 die
Leitung 4 und damit den Halbleiterspeicher 2 und den Versorgungsspannungsdiskriminator
11.
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Wenn infolge eines länger andauernden Ausfalls der Netzwechselspannung
die Entladung des Akkumulators soweit fortschreitet, daß die vom Diskriminator 11
überwachte Schwelle unterschritten wird, gibt der Speicher 13 am nichtinvertierenden
Ausgang eine binäre 1 ab.
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Sobald die Netzwechselspannung wiederkehrt, gibt die Impulsformerstufe
14 einen Impuls an die Takteingänge der Speicher 13,15 ab. In den ersten Speicher
13 gelangt dadurch die vom
tliskriminator 11 ausgegebene binäre
1. Zum Zeitpunkt der Abgabe des Impulses der Impulsformerstufe 14 hat die Betriebsgleichspannung
8 wieder ihren Nennwert erreicht, der am Dateneingang des zweiten Speichers 15 ansteht.
Daher nimmt der Speicher 15 mit dem Taktimpuls ebenfalls eine binäre 1 auf. Falls
während der netzspannungsfreien Zeit die Akkumulatorspannung die Schwelle nicht
unterschreitet, speichert der Speicher 13 natürlich eine binäre 0 ab.
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Nach Spannungswiederkehr ist an Hand der beiden Speicher 13,15 sowohl
das Ergebnis der Überwachung des Akkumulators 7 als auch die Tatsache des Ausfalls
und der Wiederkehr der Netzwechselspannung kontrollierbar.
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Für den Fall, daß die Akkumulatorspannung den kritischen Wert unterschritten
hat, bei dem mit Datenfehlern im Halbleiterspeicher 1 gerechnet werden muß, gibt
der invertierende Ausgang des Speichers 13 einen niedrigen Spannungspegel an den
Transistor 24 aus, der hierdurch gesperrt wird. Damit wird auch der Transistor 10
in den nichtleitenden Zustand versetzt, was die Ladung des Akkumulators 7 verhindert.
Der Schalter 6 wird nämlich bei Wiederkehr der Betriebsgleichspannung von einem
diese Spannung überwachenden, nicht gezeigten Teil geöffnet. Die beiden Speicher
13,15 können mittels eines Adressensignals auf der Leitung 21 abgefragt werden.
Die Abfrage kann z.B. von der entfernten Zentralstation aus erfolgen. Das Adressensignal
auf der Leitung 21 macht die Tristate-Gatter 16,17 für die von den Speichern 13,15
ausgegebenen
binären Werte durchlässig. Daher gelangen im kritischen Betriebszustand des Akkumulators
7 zwei binäre Einsen auf die Datenleitungen 18, 19, die von der Zentralstation 22
festgestellt werden. Von dort aus können dann die nötigen Maßnahmen zur Beseitigung
der Störungen der Daten des Halbleiterspeichers getroffen werden.
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Mit der Rückflanke des Adressensignals auf der Leitung 21 entsteht
ein negativer Spannungssprung am Kondensator 25 der den Transistor 26 sperrt, bis
der Kondensator über die Diode 25 und den Widerstand 27 umgeladen ist. Am Ausgang
24 entsteht dadurch ein positiver Impuls, der die Speicher 13, 15 zurücksetzt. Wenn
der Speicher 13 zurückgesetzt wird, gibt er über die Transistoren 24, 10 die Aufladung
des Akkumulators 7 frei.
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Wenn die Ausgangs spannung des Akkumulators 7 den kritischen Wert
für die Aufrechterhaltung der Datenspeicherung im Halbleiterspeicher 1 unterschritten
hat, bleibt die Aufladung bis zur Abfrage der Speicher blockiert. Dies ist unabhängig
von einer wiederholten Neztwechselspannungsunterbrechung und -wiederkehr.