DE2910919C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine digitale Halbleiterschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der DE-Patentanmeldung P 28 28 822.4 ist beschrieben eine 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 ge­ steuert sind und welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kette von Speicherzellen eines ersten Schaltungs­ teils mit einem bei Anregung jeweils einen Digitalim­ puls emittierenden Signalgeber derart gekoppelt ist, daß der Signalgeber mit dem Erreichen eines vorgegebe­ nen bestimmten Digitalzustandes seiner Kette von Spei­ cherzellen einen Digitalimpuls emittiert, daß ferner eine Amplitudenmodulation der vom gemeinsamen Taktgeber erzeugten Folge von Taktsignalen durch den vom Signal­ geber 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 zwei­ ten Schaltungsteils korrigierenden Signalerkennungs­ schaltung zugeführt ist.

Bevorzugt ist der Signalgeber im ersten Schaltungsteil derart ausgbildet, daß der von ihm erzeugte digitale Signalimpuls denselben Pegel wie ein mit ihm synchroner Taktimpuls aufweist, so daß durch die Amplitudenmodula­ tion ein gegenüber den übrigen Taktimpulsen eine über­ höhte Amplitude aufweisender Impuls in der Sequenz der Taktimpulse, also ein sogenannter Reiter, erscheint, der dann zur Korrektur der Einstellung der Speicher­ zellenkette im zweiten Schaltungsteil und ggf. weiterer dem zweiten Schaltungsteil in dieser Beziehung entspre­ chend ausgebildeter Schaltungsteile herangezogen wird.

Bei Anwendung auf eine aus mehreren IC-Bausteinen zu­ sammengesetzte Digitalschaltung kann der durch den Rei­ ter gegebene Einstellbefehl und der den betreffenden Baustein steuernde Takt über ein und denselben Anschluß (Pin) des Halbleiterbausteins übertragbar ist, was so­ wohl für den die erste Schaltung aufnehmenden Masterbau­ stein als auch für den zweiten Baustein, also den Slave­ baustein und ggf. vorhandene weitere Slavebausteine gilt. Der Masterbaustein erzeugt den Einstellimpuls für die Einstellung der Speicherketten, also in erster Li­ nie Digitalzähler, und setzt ihn als Reiter auf den zu­ gehörigen Zähltakt auf. Der Slavebaustein erkennt den Reiter als Einstellbefehl und benützt ihn zur Synchro­ nisierung seines Zählers bzw. Teilers bzw. Schiebere­ gisters.

Aus der Zeitschrift "Wireless World", Oktober 1978, S. 75, 76, Aufsatz von R. Thompson: "Frequency synthesizers-2" ist für sich bekannt, daß bei einer digitalen Halbleiterschaltung mit einer taktgesteuerten Kette von Speicherzellen eine paralle­ le Informationsübertragung eines Anfangswertes an die Kette und ein Abfragen auf Erreichen eines vorgegebenen bestimmten Digitalzustands der Kette zur Erzeugung eines Digitalimpulses, z. B. Rücksetzimpulses, vorgenommen wird.

Die in der Patentanmeldung P 28 28 822.4 beschriebene Ausgestaltung arbeitet im allgemeinen vollkommen zu­ friedenstellend. Mitunter ist jedoch eine Situation ge­ geben, daß im zweiten Schaltungsteil eine weitere Kette von Speicherzellen, insbesondere ein zweiter Dualzähler, vorgesehen ist, der nicht ständig in Betrieb ist, son­ dern gelegentlich durch ein z. B. durch Betätigung eines Schalters zu erzeugendes und mit dem Ende der Betäti­ gung erlöschendes Langzeitsignal aktiviert und mit dem Erlöschen des Langzeitsignals wieder zur Ruhe gebracht werden soll, was z . B. für auf elektronischer Grundlage beruhende Musikinstrumente von Bedeutung ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer digitalen Halbleiterschaltung der eingangs genannten Art eine möglichst rasche Synchronisierung des neu zuge­ schalteten Zählers mit dem bereits im Betrieb befind­ lichen Zähler des zweiten Schaltungsteils zu ermöglichen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugt wird das Langzeitsignal durch Betätigung eines Schalters, z. B. einer Drucktaste, ausgelöst und hat die Dauer der jeweiligen Betätigung des Schalters. Der Schalter hat die Aufgabe, bei laufendem Betrieb der Gesamtanordnung eine am Betrieb bisher unbeteilig­ te weitere Kette von Speicherzellen zu aktivieren. Ist die Anordnung der beiden Ketten von Speicherzellen im soeben angegebenen Sinne getroffen, so ist damit sicher­ gestellt, daß auch die neu zugeschaltete Kette von Speicherzellen sofort, also vor dem Auftreten des näch­ sten Reiters, synchron mit der bereits laufenden Kette von Speicherzellen arbeitet.

Die beiden Ketten von Speicherzellen sind bevorzugt als Dualzähler oder Teiler ausgebildet, so daß ihre Spei­ cherzellen durch Master-Slave-Flip-Flops gegeben sind. Einzelheiten darüber sind in der Hauptanmeldung P 28 28 822.4 beschrieben. Die den Zutritt der vom er­ sten Schaltungsteil gelieferten modulierten Taktfolgen an den Takteingang der zweiten Flip-Flop-Kette des zwei­ ten Schaltungsteils vermittelnde Logik ist zweckmäßig durch ein mit zwei Signaleingängen versehenes UND-Glied gegeben, dessen einer Eingang durch das Langzeitsignal und dessen zweiter Eingang durch die vom ersten Schal­ tungsteil gelieferten amplitudenmodulierten Taktsignale beaufschlagt ist. Der Ausgang dieses UND-Gatters ist mit dem Takteingang der zweiten Kette von Speicherzellen des zweiten Schaltungsteils verbunden.

Zu bemerken ist, daß nicht nur die erste Kette von Speicherzellen im zweiten Schaltungsteil, also dem Slave-Schaltungsteil, sondern auch die zweite Kette von Speicherzellen dieses zweiten Schaltungsteiles über eine auf die Modulation der Taktimpulse ansprechende und bei deren Vorhandensein den digitalen Betriebszu­ stand dieser Kette von Speicherzellen korrigierenden Signalerkennungsschaltung mitgesteuert ist, da ja wäh­ rend des Langzeitsignals die zweite Kette von Speicher­ zellen die Steuerung des zweiten Schaltungsteils mindestens teilweise übernimmt. Dabei besteht ohne weiteres die zweckmäßige Möglichkeit, die dort be­ schriebene Signalerkennungsschaltung SES sowie die dort beschriebene Anlage KSE zur Ereugung eines Kor­ rektursignals gemeinsam für die beiden Ketten von Spei­ cherzellen zu verwenden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der Fig. 1 und 2 näher beschrieben werden. Sie beziehen sich ausschließlich auf den zweiten Schaltungsteil und stellen es im Blockschaltbild (Fig. 1) und in einer detaillier­ teren Ausführung (Fig. 2) dar.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausgestaltung einer Vorrich­ tung gemäß der Erfindung ist anstelle zweiten Schal­ tungsteils, also Slaveteils, der in Fig. 1 der Haupt­ anmeldung P 28 28 822.4 dargestellten Anlage zu denken. Das vom ersten Schaltungsteil, also Masterteil, gelie­ ferte und von einem Taktgeber erzeugte Taktsignal wird nach Modulation entsprechend den Ausführungen der Hauptanmeldung auf den zweiten Schaltungsteil S über­ tragen und dort an den Takteingang der ersten Speicher­ kette gelegt. Diese ist insbesondere als Dualzähler oder Teiler ausgebildet und verwendet den von dem nicht dargestellten ersten Schaltungsteil gelieferten Takt­ impulse als Zählimpulse. Zu erinnern ist, daß auch im ersten Schaltungsteil, wie in der Hauptanmeldung be­ schrieben, ein entsprechender Zähler oder Teiler vorge­ sehen und vom selben Takt gesteuert ist und daß es Auf­ gabe der Modulation des Taktsignals, also des Reiters, ist, die Synchronisierung der beiden Zähler des ersten und des zweiten Schaltungsteils zu gewährleisten.

Im vorliegenden Fall enthält der zweite Schaltungsteil neben der entsprechend den Ausführungen der Hauptanmel­ dung betriebenen und im vornherein bei Aktivierung der beiden Schaltungsteile seinen Betrieb aufnehmenden ersten Kette von Speicherzellen eine zweite solche Kette, die aber im Gegensatz zur ersten Kette während des Betriebes über ein z. B. durch Betätigung eines Drucktastenschalters in den Betrieb eingeschaltet wird, und der dann unmittelbar synchron mit der bereits im Betrieb befindlichen Kette arbeiten, d. h. denselben Be­ triebszustand wie diese haben soll. Handelt es sich in beiden Fällen um einen Dualzähler, so soll der zweite Zähler unmittelbar nach seinem Einblenden den Zählstand des ersten Zählers aufweisen und mit diesem Zählstand synchron mit dem ersten Zähler und dem im ersten Schal­ tungsteil vorgesehenen Zähler weiterzählen. Die erste Kette von Speicherzellen, also der erste Zähler oder Teiler ist in der Fig. 1 mit TSA, die zweite Kette mit TSB bezeichnet. Die beiden Speicherketten TSA und TSB haben vorzugsweise denselben Aufbau und dieselbe Anzahl von Speicherzellen, die insbesondere als Zweispeicher- Flip-Flop-Zellen (Master-Slave-Flip-Flops) ausgebildet sind.

Die Zuordnung der jeweiligen Speicherzelle der ersten Kette TSA zur korrespondierenden Zelle der zweiten Kette TSB ist jeweils durch ein Transfergatter TG ge­ geben, welches die Signalausgänge der betreffenden Zelle von TSA mit den entsprechenden Eingängen der je­ weils zugeordneten Speicherzelle von TSB verbindet und das durch ein gemeinsames Transfersignal simultan den Übertragungsweg von den Zellen der ersten Kette TSA zu der korrespondierenden Zelle in TSB freigibt.

Im allgemeinen ist also zwischen jeder Speicherzelle der ersten Kette TSA und der jeweils zugeordneten Zelle eine solche Verbindung über wenigstens einen solchen MOS-Feldeffekttransistor TG gegeben, die bezüglich ihrer Gates parallel geschaltet und gemeinsam durch ein vom Koordinator K geliefertes Steuersignal gesteuert wer­ den, derart, daß die Informationsübergabe von allen Zellen aus TSA an die Zellen von TSB gleichzeitig er­ folgt.

Es besteht die Möglichkeit, dafür zu sorgen, daß trotz der Informationsübergabe von TSA und TSB der Informations­ gehalt in der ersten Speicherkette TSA erhalten bleibt, um für sekundäre weitere Aufgaben bei der Steuerung des zweiten Schaltungsteils S herangezogen zu werden. In den meisten Fällen ist dies jedoch nicht erforderlich, so daß die Steuerung weiterer zum zweiten Schaltungs­ teil S gehörender Schaltungsteile WS durch die vom er­ sten Schaltungsteil gelieferte und auch im Zähler oder Teiler des ersten Schaltungsteils sich aufbauende In­ formation ausschließlich durch den Signalausgang der zweiten Kette TSB von Speicherzellen gegeben ist.

Die vom ersten Schaltungsteil gelieferten und mit der Modulation, also dem Reiter, versehenen Taktimpulse gelangen unmittelbar an den Takt- oder Zähleingang TE der ersten Kette von Speicherzellen TSA und außerdem an den Eingang einer - bevorzugt durch ein UND-Gatter mit zwei Eingängen dargestellten - Übertragungslogik L, deren zweiter Eingang durch das Langzeitsignal, also durch eine über den Schalter Sch zugeführte Gleichspan­ nung mit dem logischen Pegel "1" beaufschlagt ist. Die Zufuhr dieses Langzeitsignals wird durch den Koordina­ tor K mit beeinflußt, welcher dafür sorgt, daß der erste nach dem Abschluß der Informationsübertragung zwischen TSA und TSB jeweils auftretende Taktimpuls an den Takt- oder Zähleingang TE der zweiten Kette TSB von Speicherzellen gelangt, gleichgültig, ob dieser nächste Taktimpuls mit oder ohne Reiter ist.

Der Koordinator K hat die Aufgabe, die durch die Trans­ fergatter TG bewirkte und mit der Betätigung des Schal­ ters Sch ausgelöste Informationsübertragung aus der Speicherkette TSA in die Speicherkette TSB zu der Ein­ schaltung des Zähltaktes an den Takteingang TE der zweiten Speicherkette TSB zu koordinieren, derart, daß unmittelbar mit dem Abschluß der Übertragung die Takt­ steuerung der zweiten Speicherkette TSB einsetzt.

Ein Beispiel für einen solchen Koordinator ist in der Fig. 2 dargestellt. Das über den Schalter Sch zugeführ­ te Potential des Langzeitsignals gelangt einerseits un­ mittelbar an den einen Signaleingang des UND-Gatters L, andererseits über ein vom Takt TM gesteuertes und durch einen Anreicherungstyp-Feldeffekttransistor gegebenes Gatter G ₁ an einen Schaltungsknoten und gelangt von diesem Knoten einerseits von einem Hilfstakt T _SS ge­ steuertes dem Gatter G ₁ ähnliches zweites Gatter G ₂ an den einen Eingang eines mit zwei Signaleingängen ver­ sehenen NOR-Gatters N ₂, dessen Ausgang zur Steuerung der Transfergates zwischen der ersten Kette (TSA) und der zweiten Kette (TSB) von Speicherzellen dient. An­ dererseits ist der genannte Schaltungsknoten an den Eingang eines Inverters I und dessen Ausgang an einen zweiten Schaltungsknoten gelegt, der unmittelbar zum zweiten Eingang des bereits genannen NOR-Gatters N ₂ führt.

Andererseits liegt der zweite Schaltungsknoten und damit der Ausgang des Inverters I über ein durch den Takt TS gesteuertes drittes Gatter G ₃ an dem einen Ein­ gang eines weiteren mit zwei Eingängen versehenen NOR- Gatters N ₁, dessen Ausgang zusammen mit dem Ausgang des zweiten Gatters G ₂ am einen Eingang des bereits genann­ ten NOR-Gatters liegt, dessen zweiter Eingang unmittel­ bar vom Inverter I gesteuert ist. Der zweite Eingang des zuletzt eingeführten NOR-Gatters N ₁ erhält bei Be­ darf in gleicher Weise wie die Ketten von Speicher­ zellen TSA bzw. TSB ein Rücksetzsignal R.

Da, wie bereits erwähnt, die einzelnen Zellen der Ketten TSA und TSB als sog. Zweispeicher-Flip-Flops, also Master-Slave-Flip-Flops ausgebildet sind, benötigt man zu ihrer Taktversorgung zwei Takte TM und TS, von denen der Takt TM zur Steuerung des Masterteils und der Takt TS zur Steuerung des Slaveteils der Flip-Flop-Zellen vorgesehen ist. Der im ersten Schaltungsteil vorzusehen­ de Taktgeber muß dementsprechend ausgestattet sein. Er kann z. B. nach den in der DE-Patentanmeldung P 28 45 379.4 dargelegten Gesichtspunkten ausgestaltet sein, da dieser Taktgeber zugleich zur Erzeugung des Hilfstaktes T _SS befähigt ist.

Claims (5)

1. 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, bei der die Kette von Speicherzellen eines ersten Schaltungsteils mit einem bei Anregung jeweils einen Di­ gitalimpuls emittierenden Signalgeber derart gekoppelt ist, daß der Signalgeber mit dem Erreichen eines vorge­ gebenen bestimmten Digitalzustandes seiner Kette von Speicherzellen einen Digitalimpuls emittiert, bei der ferner eine Amplitudenmodulation der vom gemeinsamen Taktgeber erzeugten Folge von Taktsignalen durch den vom Signalgeber emittierten Digitalimpuls vorgesehen ist und bei der schließlich das auf diese Weise modulierte Takt­ signal dem zweiten Schaltungsteil über eine auf die Amplitudenmo­ dulation ansprechende und bei deren Vorhandensein den digitalen Betriebszustand der Kette von Speicherzellen des zweiten Schaltungsteils korrigierenden Signalerken­ nungsschaltung zugeführt ist, nach Patent 28 28 822, dadurch ge­ kennzeichnet, daß neben der im zweiten Schal­ tungsteil vorgesehenen und durch Vermittlung des ersten Schaltungsteils taktgesteuerten ersten Kette (TSA) von Speicherzellen eine zweite solche Kette (TSB) von Spei­ cherzellen vorgesehen ist, daß dabei zur Anschaltung der zweiten Kette (TSB) von Speicherzellen an den Takt eine durch ein Langzeitsignal gesteuerte und nur bei einer einzigen bestimmten Beaufschlagung ihrer Signaleingänge zum Auftreten eines Ausgangssignals führende Logik (L) dient, daß ferner eine durch das Auftreten des Langzeit­ signals auszulösende Informationsübertragung aus der ersten Kette (TSA) von Speicherzellen an die zweite Kette (TSB) von Speicherzellen sowie ein diese Infor­ mationsübertragung aufgrund des Langzeitsignals steuern­ der Koordinator (K) vorgesehen sind und daß schließlich der Koordinator (K) derart ausgebildet ist, daß die über die Logik (L) vermittelte Taktsteuerung der zweiten Kette (TSB) von Speicherzellen unmittelbar nach der Informationsübertragung aus der ersten Kette (TSA) ein­ setzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Ketten von Speicherzellen (TSA, TSB) als Dualzähler mit den vom ersten Schaltungsteil gelieferten Taktimpulsen als Zählimpulse ausgestattet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Taktsignal an den Takteingang der zweiten Kette (TSB) von Speicher­ zellen legende Logik (L) als UND-Gatter mit zwei Si­ gnaleingängen ausgebildet ist, bei dem das Langzeitsi­ gnal zur Steuerung des einen Eingangs, das vom ersten Schaltungsteil gelieferte Taktsignal zur Steuerung des zweiten Eingangs dient, während der Ausgang dieses UND-Gatters (L) mit dem Takteingang (TE) der zweiten Kette (TSB) von Speicherzellen verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Lang­ zeitsignal durch Betätigung eines Schalters (Sch) er­ zeugt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die im zweiten Schaltungsteil vorgesehene und die der Syn­ chronisierung der ersten Kette (TSA) von Speicherzel­ len mit dem Betriebszustand einer entsprechenden Kette von Speicherzellen im ersten Schaltungsteil dienende Amplitudenmodulation des Taktsignals erkennende Signalerkennungs­ schaltung (SES) sowie eine von dieser Signalerkennungs­ schaltung (SES) gesteuerte Anlage (KSE) zur Erzeugung eines der Synchronisierung der jeweils beaufschlagten Kette (TSA, TSB) von Speicherzellen mit der im ersten Schaltungsteil vorgesehenen Kette von Speicherzellen dienenden Korrektursignals sowohl zur Steuerung und Synchronisierung der ersten Kette (TSA) als auch zur Steuerung und Synchronisierung der zweiten Kette (TSB) von Speicherzellen im zweiten Schaltungsteil dient.