DE3310585C2 - Speicherschutzschaltung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Speicherschutzschaltung für einen an einer Versorgungsspannungsklemme (9) aus einer Versorgungsspannungsquelle gespeisten Speicher (2), der einen Wähleingang (10) aufweist und der abhängig davon, ob ein diesem Wähleingang zugeführtes Signal einen dem Massewert zugeordneten Freigabewert oder einen dem Spannungswert an der Versorgungsspannungsklemme zugeordneten Sperrwert hat, für Lese- und Schreibvorgänge freigebbar oder sperrbar ist, zur Anwendung in einer ebenfalls von der Versorgungsspannungsquelle gespeisten Datenverarbeitungsanordnung, mit einer Spannungsüberwachungsschaltung (4), die bei einem Absinken der Versorgungsspannung (Vcc) unter einen ersten vorgegebenen Wert ein Rückstellsignal erzeugt, das die Datenverarbeitungsanordnung (1) unwirksam macht, einer Umschalteinheit (12), die bei Empfang eines Steuersignals den Speicher von der Versorgungsspannungsquelle abtrennt und mit einer Batterie (11) verbindet, und einer Speichersteuerschaltung (30), die unter der Steuerung durch die Datenverarbeitungsanordnung dem Wähleingang des Speichers das Signal mit dem Sperrwert oder mit dem Freigabewert zuführt. Die Speichersteuerschaltung enthält einen den Wähleingang des Speichers mit dessen Versorgungsspannungsklemme verbindenden steuerbaren Schaltungszweig, den sie unter der Steuerung durch das Rückstellsignal aus der Spannungsüberwachungsschaltung wirksam macht. Es ist eine Schwellenwertschaltung (15) vorgesehen, die derart ...

Description

damit er keine unkontrollierten Steuersignale erzeugen kann. Wenn die Versorgungsspannung aber wesentlich weiter absinkt ist die Spannungsüberwachungsschaltung selbst nicht mehr in der Lage, ein definiertes Rückstell-Signal zu erzeugen, so daß der Mikroprozessor dann Steuersignale abgeben könnte, die von Speichereinheiten als Steuersignale mit dem Wert »H« oder mit dem Wert »L« ausgewertet werden und somit entsprechende Steueriunkticnen auslösen. Andererseits ist auch der Mikroprozessor bei einem solchen Spannungsabfall nicht mehr in der Lage, ein Reset-Signal zu erkennen, wenn die Spannungsüberwachungsschaltung noch in der Lage wäre, dieses Signal zu erzeugen. Auch dies würde zur Abgabe unkontrollierbarer Steuersignale führen. Gelangt ein solches unkontrolliertes Steuersignal mit dem entsprechenden Wert an den Schreibeingang einer Speichereinheit dann kann dies die Zerstörung einer in ihr enthaltenen Information zur Folge haben. In diesem Zusammenhang ist zu bedenken, daß als Steuersignale Binärsignale verwendet werden, die entweder den Wert »H« oder »L« haben, wobei »H« einer Spannung zugeordnet ist die größer als 2,4 \ ist, während »L« einer Spannung zugeordnet ist, die kleiner als 0,4 V ist Daraus ist zu erkennen, daß selbst bei einem beträchtlichen Absinken der Versorgungsspannung immer noch Steuersignale vom Mikroprozessor abgegeben werden könnten, die von den gesteuerten Einheiten als auswertbare binäre Signale angesehen werden.

Aus der Zeitschrift »Elektronik«, 19. November 1982, Seiten 75 bis 77, ist eine Speicherschutzschaltung der eingangs geschilderten Art bekannt Bei dieser Speicherschutzschaltung wird eine Zenerdiode verwendet, den Transistor, der von der Spannungsüberwachungsschaltung zum Abschalten des Speichers gesperrt worden ist auch dann sicher gesperrt zu halten, wenn die Versorgungsspannung so weit absinkt, daß die Spannungsüberwachungsschaltung nicht mehr richtig arbeitet. In der Praxis hat sich gezeigt, daß diese Zenerdiode für die Erzielung der gewünschten Funktion unzureichend ist. Ein sicheres Funktionieren würde nur bei Einhalten sehr enger Toleranzen erreicht werden, die jedoch zu einer untragbaren Verteuerung der Gesamtschaltung führen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Speicherschutzschaltung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die bei geringen Kosten ermöglicht, in einer Datenverarbeitungsanordnung eingesetzten Speichereinheiten davor zu schützen, daß ihr Informationcinhalt verändert oder gar gelöscht wird, wenn die Versorgungsspannung der Datenverarbeitungsanordnung absinkt oder ganz ausfällt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Schwellenwertschaltung vorgesehen ist die derart ausgebildet ist daß sie bei einem Absinken der Versorgungsspannung unter einen zweiten vorgegebenen Wert, der unter dem ersten vorgegebenen Wert liegt, ein Ausgangssignal abgibt, das als Steuersignal an die Umschalteinheit angelegt wird.

In der erfindungsgemäßen Speicherschutzschaltung sorgt die Spannungsüberwachungsschaltung nicht nur dafür, daß die Datenverarbeitungsanordnung unwirksam wird, also an den Speicher keine Steuersignale mehr anlegen kann, sondern sie sorgt durch Einwirkung auf die Speichersteuerschaltung auch dafür, daß die Verbindung zwischen dem Wähleingang des Speichers und dessen Versorgungsspannungsklemme wirksam wird. Dies hat zur Folgt;, daß an den Wähleingang des Speichers die Versorgungsspannung gelangt, was gleichbedeutend mit dem Anlegen eines Signals mit dem Sperrwert ist, so daß im Speicher keine Lese- und Schreibvorgänge mehr durchgeführt werden können. Auf diese Weise wird der Inhalt des Speichers bei einem Absinken der Versorgungsspannung unter den ersten vorgegebenen Wert sicher vor einer Veränderung oder Zerstörung geschützt Bei einem weiteren Absinken der Versorgungsspannung unter den zweiten vorgegebenen Wert spricht die Schwellenwertschaltung an, und das

ίο dabei von ihr abgegebene Ausgangssignal bewirkt durch Einwirkung auf die Umschalteinheit die Abtrennung der Versorgungsspannungsquelle vom Speicher und das Anschließen der Batterie an den Speicher, so daß der Speicherinhalt auch bei einem vollständigen Ausfall der Versorgungsspannung geschützt bleibt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, deren einzige Figur die erfindungsgemäße Speicherschutzschalti.'rj in einem elektrischen Schaltbild zeigt

Das Schaltbild zeigt einen Mikroprozessor 1, der mit einem Schreib/Lese-Speicher 2 über einen Bus 3 in Verbindung steht. Über diesen Bus 3 werden Adressen-, Steuer- -lnd Datensignale übertragen.

Dem Mikroprozessor 1 ist eine Spannungsüberwachungsschaltung 4 zugeordnet die einen Ausgang 5 aufweist an dem sie ein Signal mit dem Wert »L« abgibt, sobald die Versorgungsspannung V^ die ihr an einer Klemme 6 zugeführt wird, unter einen ersten vorgegebenen Wert absinkt. Der Ausgang 5 der Spannungsüberwachungsschaltung 4 ist mit einem Rückstelieingang 7 des Mikroprozessors 1 verbunden. Wenn die Versorgungsspannung V_1x, die auch an den Mikroprozessor über eine Klemme 8 angelegt ist, unter den vorgegebenen Wert absinkt, bewirkt das »L«-Signal aus der Spannungsüberwachungsschaltung 4 die Rückstellung des Mikroprozessors 1, so daß dieser i.ußer Betrieb gesetzt wird. Der Spannungswert, bei dem diese Rückstellung erfolgt wird von den Hersteilern der Mikroprozessoren angegeben und bei einer Versorgungsspaniiung Vcc = 5 V liegt dieser Spannungswert in der Praxis bei 4,75 V.
Der Schreib/Lese-Speicher 2 erhält seine Versorgungsspannung an einer Klemme 9. Er weist ferner einen Wähleingang 10 auf; nur wenn an diesem Wählein-, gang 10 ein Signal mit dem Wert »L« anliegt kann der Speicher 2 Daten empfangen und abgeben, während das Anlegen eines Signals mit dem Wert »H« an den Wähleingang 10 zur Folge hat, daß weder Daten abgespeichert noch gelesen werden können.

Der Schreib/Lese-Speicher 2 ist ein flüchtiger Speicher was bedeutet, daß der Inhalt seiner Speicherzellen verlorengeht wenn die der Klemme 9 zugeführte Versorgungsspannung ausfällt. Damit bei einem Ausfall der Versorgungsspannung der gesamten, in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung der Speicher 2 zumindest noch mit einer Spannung versorgt wird, die zur Aufrechterhaltunfe seines Informationsinhalts ausreicht, ist eine BaUerie 11 vorgesehen, die bei einem Ausfall der Versorgungsspannung V«. eine Versorgungsspannung für den Speicher 2 liefert. Die Umschaltung auf die Batterie 11 erfolgt mit Hilfe einer Umschalteinheit 12, die einen Schalttransistor TS enthält. Wenn die Umschalteinheit 12 an einem Eingang 13 ein Steuersignal empfängt, das über einen Widerstand RS1 an die Basis des Schalttransistors TS gelangt dann wird dieser Schalttransistor TS gesperrt, worauf die Spannung der Batte-

rie 11 über eine Diode DSi an die Klemme 9 des Schreib/Lese-Speichers 2 angelegt wird. Die Umschalteinheit enthält außer dem bereits erwähnten Widerstand RS 1 und der Diode DS 1 noch einen zwischen der Basis und dem Kollektor des Schalttransistors TS licgenden Widerstand RS 2 und einen zwischen der positiven Klemme der Batterie 11 und dem Kollektor des Schalttransistors TSliegenden Widerstand RS3.

Wie bereits erläutert wurde, sorgt die Spannungsüberwachungsschaltung 4 dafür, daß der Mikroprozessor 1 unwirksam gemacht wird, sobald die Versorgungsspannung Kv unter den genannten Spannungswert von 4,75 V absinkt. Die Spannungsüberwachungs.schaltung ist eine im Handel erhältliche integrierte Schaltung, die das Rückstcll-Signal an ihrem Ausgang 5 abgibt, sobald !■> ihre Versorgungsspannung unter 4,75 V fällt. Die Spannungsüberwachungsschaltung 4 kann ihre Funktion aber nur solange ausüben, solange ihre Versorgungsspannung einen bestimmten Mindestwert nicht unterschreitet. Dieser Wert liegt bei etwa 3 V. Fällt die Versorgungsspannung V_1x. also unter 3 V, kann die Spannungsüberwachungsschaltung 4 dem Mikroprozessor 1 kein Rückstell-Signal mehr zuführen. Dies kann zur Folge haben, daß der Mikroprozessor dem Schreib/Lese-Speicher 2 Steuersignale zuführt, die vom Speicher unter Umständen als Schreib-Signale interpretiert werden. Die in der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung enthaltenen und bisher noch nicht beschriebenen Einheiten dienen dazu, eine Verfälschung oder Zerstörung des Inhalts des Schreib/Lese-Speichers 2 auch jo beim Auftreten unkontrollierter Steuersignale aus dem Mikroprozessor 1 zu verhindern. Eine solche Verfälschung oder Zerstörung des Inhalts des Schreib/Lese-Speichers 2 wird durch die bisher noch nicht beschriebenen Einheiten auch dann verhindert, wenn die Spannungsüberwachungsschaltung 4 das Reset-Signal zwar noch abgibt, der Mikroprozessor i wegen des Absinkens der Versorgungsspannung aber auf dieses Signal nicht mehr in der gewünschten Weise reagiert.

Die dargestellte Schaltungsanordnung enthält eine Schwellenwertschaltung 15, die so ausgelegt ist, daß sie bei einem Absinken der der Versorgungsspannungsklemme 16 zugeführten Versorgungsspannung V_n. unter etwa 3,7 V an ihren Ausgängen 17 und 18 jeweils ein Signal mit dem Wert »L« abgibt. Der Aufbau der Schwellenwertschaltung 15 sowie ihre Wirkungsweise sind dem Prinzip nach bekannt. Eine solche bekannte Schaltung wird zwar a!s präzise Bezugsspannungsquelle verwendet, und sie enthält zum Konstanthalten ihrer Ausgangsspannung einen Regelkreis, jedoch stimmt der Schaltungsteil, der zum Feststellen der Abweichung zwischen dem gewünschten Bezugsspannungswert und dem jeweils vorhandenen Istwert verwendet wird, dem Prinzip nach mit dem Aufbau der Schwellenwertschaltung 15 überein.

In der Schwellenwertschaltung 15 wird mit Hufe eines zwischen der Versorgungsspannungsleitung 19 und Masse liegenden Spannungsteilers aus zwei Widerständen R 1 und R 2 der genannte Schwellenwert von 3,7 V festgelegt, bei dessen Unterschreitung an den Ausgängen 17 und 18 das »!.«-Signal erscheint Die Schwellenwertschaltung 15 enthält zwei Transistoren Ti und 72, deren Basen mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R1 und R 2 verbunden sind Der Emitter des Transistors T i ist mit einem Ende eines Spannungsteilers aus zwei Widerständen R 3 und R 4 verbunden, dessen anderes Ende an Masse liegt Der Verbindungspunkt der Widerstände R 3 und R 4 ist mit dem Emitter des Transistors T2 verbunden. Der Kollektor des Transistors T\ ist mit der Basis eines weiteren Transistors T3 verbunden, dessen Kollektor an Masse liegt und dessen Emitter mit der Basis eines Mehrkollektor-Transistors 7"4 verbunden ist. Ein Kollektor des Transistors 7*4 ist mit dem Kollektor des Transistors 7*1 und der Basis des Transistors 73 verbunden, und drei Kollektoren des Transistors 7"4 sind mit dem Kollektor des Transistors T2 sowie mit der Basis eines weiteren Transistors 7*5 verbunden. Der Kollektor des Transistors 7*5 liegt an Masse, und sein Emitter im mit der Basis eines Mehrkoiiektor-Transistors 7*6 verbunden. Zwei Kollektoren des Transistors 7"6 bilden den Ausgang 18, ein Kollektor bildet den Ausgang 17 und ein weiterer Kollektor ist mit dem Kollektor des Transistors T2 verbunden. In der Schwellenwertschaltung 15 sind im Kollektorkreis der Transistoren 7*1 und 72 anstelle der an dieser Stelle sonst üblichen Lastwiderstände in bekannter Weise Transistoren und insbesondere auch Mehrkollektor-Tninsistoren verwendet, da sich diese Bauelemente besser in einer integrierten Schaltung verwirklichen lassen. Das Zusammenfasson mehrerer Kollektoren an den Mehrkollektor Transistoren bewirkt eine Stromaufteilung, was beispielsweise bedeutet, daß die drei zusammengefaßten Kollektoren des Transistors 7~4 dem Kollektor des Transistors 72 dreimal so viel Strom zuführen wie der mit dem Kollektor des Transistors Π verbundene Kotiektor. Wie erwähnt, könnte diese Wirkung auch durch entsprechende Widerstände erreicht werden. Die Ausgänge 17 und 18 geben vom Logikstandpunkt aus betrachtet die gleichen Signale ab, jedoch ergibt sich aufgrund der Ableitung dieser Signale von verschiedenen Kollektoren des Transistors 76 eine F.ntkoppelung der Ausgänge, wobei wegen der Zusammenschaltung von zwei Kollektoren gegenüber dem mit einem Kollektor verbundenen Ausgang 17 dem Ausgang IS Clti uöppcii Su größer Ström Zugeführt Wird.

Sobald die Spannung an der Versorgungsspannungsleitung 19 auf einen Wert unter 3,7 V sinkt, erscheint am Verbindungspunkt der Widerstände R 1 und R 2 eine Spannung, die die Transistoren Π und 72 sperrt, was auch das Sperren des Transistors 76 zur Folge hat, so daß die Ausgänge 17 und 18 stromlos werden.

Die Speicherschutzschaltung enthält ferner eine UND-Schaltung 20 mit Schmitt-Trigger-Verhalten. Ein Eingang 21 der UND-Schaltung ist mit dem Ausgang 17 der Schwellenwertschaltung 15 verbunden, und ein weiterer Eingang 22 ist mit dem Ausgang 5 der Spannungsüberwachungsschaltung 4 verbunden. Diese UND-Schaltung 20 gibt an ihren Ausgängen 23 und 24 n··¹: dann ein Signal mit dem Wert »H« ab, wenn an beiden Eingängen 21 und 22 ein Signal mit dem Wert »H« anliegt Dies ist nur dann der Fall, wenn die Versorgungsspannung V„: einen Wert über 4,75 V hat

Die UND-Schaltung 20 enthält einen Transistor 77, dessen Basis mit dem Eingang 21 und mit der Anode einer Diode D1 verbunden ist Der Kollektor des Transistors 77 ist über einen Widerstand R 5 an die Versorgungsspannungsleitung 19 angeschlossea Der Emitter des Transistors 77 ist mit der Basis eines Transistors 78 verbunden, dessen Emitter an Masse liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand R 6 an die Versorgungsspannungsleitung 19 angeschlossen ist Mit dem Emitter des Transistors 77 und der Basis des Transistors 78 sind zwei Widerstände R 7 and R 8 verbunder., die an die Basis bzw. an den Kollektor eines Transistors 79 angeschlossen sind, dessen Emitter an Masse liegt Mit dem Kollektor des Transistors 78 ist die Basis eines

Transistors ΓΙΟ verbunden, dessen Emitter an Masse liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand R 9 an die Versorgungsspannungsleitung 19 angeschlossen ist. Parallel zum Widerstand Λ 9 liegt die Kollekior-Basis-Strecke eines Transistors TIl, dessen Emitter den Ausgang 23 bildet, mit dem auch die Anode einer Diode D 2 verbunden ist, deren Kathode am Kollektor des Transistors Γ10 liegt. Zwischen dem Kollektor des Transistors Γ10 und der Basis des Transistors 7"7 liegt die Serienschaltung aus einem Widerstand R 10 und einer Diode DU. Diese Serienschaltung bildet einen Kückkopplungszweig. der das Schmitt-Trigger-Verhalten der UND-Schaltung 20 ergibt.

Wie oben erwähnt wurde,gibt die UND-Schaltung 20 an ihren Ausgängen 23 und 24 so lange ein »H«-Signal ab. wie an beiden Eingängen 21 und 22 ein »H«-Signal vorhanden ist. Sobald die Versorgungsspannung V_n. auf einen Wert unter 4,75 V abgesunken ist. liegt am Eingang 22 ein »L«-Signal. was zur l-olge hat. dall auch die Ausgänge 23 und 24 jeweils ein »L«-Signal abgeben. Das Schmitt-Trigger-Verhalten wird deshalb angewendet, damit die UND-Schaltung 20 sehr schnell auf das Auftreten des »L«-Signa!s am Eingang 22 anspricht, das das I Interschrciten des Spannungswertes 4.75 V der Versorgungsspannung K_vanzeigt.

Der Ausgang 18 der Schwellenwertschaltung 15 ist mit einem Eingang 25 einer Treiberschaltung 26 verbunden, die dann, wenn der Ausgang 18 keinen Strom mehr abgibt, weil die Versorgungsspannung V_n- unter 3,7 V gesunken ist, an ihrem Ausgang 27 ein Signal erzeugt, das in der Umschalteinheit 12 den Umschaltvorgang auslöst, der zur Folge hat, daß an der Klemme 9 des Schreib/Lese-Speichers 2 nicht mehr die normale Versorgungsspannung Vco sondern die Spannung der Batterie 11 anliegt.

Die Treiberschaltung 26 enthält einen Transistor 7" 12, an dessen Basis das vom Ausgang ί" der Schwellenwertschaltung 15 kommende Signal gelangt; zwischen der Basis dieses Transistors Γ12 und Masse liegt ein Widerstand R 11. Der Kollektor des Transistors 7" 12 ist über einen Widerstand R 12 an die Versorgungsspannungsleitung 19 angeschlossen, und sein Emitter ist über einen Widerstand R 13 an Masse gelegt. Mit dem Emitter des Transistors Π 2 ist die Basis eines weiteren Transistors Γ13 verbunden, dessen Emitter an Masse liegt und dessen Kollektor mit dem Eingang 13 der Umschalteinheit 12 verbunden ist.

Die Ausgänge 23 und 24 der UND-Schaltung 20 sind mit den Eingängen 28 bzw. 29 einer Speichersteuerschaltung 30 verbunden, die an ihrem Ausgang 31 ein »H«-Signal abgibt, sobald an ihren Eingängen 28 und 29 jeweils ein »L«-Signal anliegt Der Ausgang 31 der Speichersteuerschaltung 30 ist mit dem Wähleingang 10 des Schreib/Lese-Speichers 2 verbunden. Die Speichersteuerschaltung 30 enthält einen Transistor T14, dessen Basis über einen Widerstand R14 mit dem Eingang 28 und über eine Diode D 4 mit dem Eingang 29 verbunden ist Der Kollektor des Transistors T14 ist über einen Widerstand R15 mit der Versorgungsspannungsleitung 19 verbunden, und an den Emitter des Transistors T14 sind zwei Widerstände R16 und R17 angeschlossen, die ihrerseits an die Basis bzw. an den Kollektor eines Transistors Γ15 angeschlossen sind Der Emitter des Transistors T15 liegt an Masse. Mit dem Kollektor des Transistors T14 ist die Basis eines Transistors 7* 16 verbunden, dessen Emitter über eine Diode DS mit dem Kollektor des Transistors T14 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors- T16 ist über einen Widerstand R18 mit der Versorgungsspannungsleilung 19 verbunden; außerdem ist er direkt an den Kollektor eines Transistors 7"17 angeschlossen, dessen Basis über einen Widerstand R 19 mit Masse verbunden ist. Der Emitter des Transistors Γ17 ist mit dem Kollektor eines Transistors T18 verbunden, dessen Basis mit dem Emitter des Transistors T14 verbunden ist und dessen Emitter an Masse liegt. Der Verbindungspunkt zwischen dem Emitter des Tran-

' sistors Γ17 und dem Kollektor des Transistors Γ18

ίο bildet den mit dem Wähleingang 10 des Schreib/Lese-Speichers 2 verbundenen Ausgang 31; außerdem liegt zwischen dem Verbindungspunkt und der Klemme 9 des Schreib/Lesc-Spcichers 2 ein Widerstand R 20.

Die in der Speichersteuerschaltung 30 an die Basis des Transistors T14 angeschlossenen Dioden Dh, DT. DS sollen symbolisch eine Decodierfunktion darstellen, die Anwendung findet, wenn die beschriebene Speicherschutzschaltung mit mehreren Schreib/Lese-Speichern Z zusammenarbeiten soii. Auf diese Besonderheit wird später noch genauer eingegangen.

Es sei nun angenommen, daß die Versorgungsspannung Kv aufgrund einer Störung von dem 5 V betragenden Nennwert aus absinkt. Sobald der Wert 4,75 V unterschritten wird, gibt die Spannungsüberwachungs-Schaltung 4 an ihrem Ausgang 5 ein Signal mit dem Wert »L« ab, das dann auch am Rückstelleingang 7 des Mikroprozessors 1 und am Eingang 22 der UND-Schaltung 20 erscheint. Das Signal mit dem Wert »L« bewirkt die Rückstellung des Mikroprozessors 1 in den Rückstellzustand, in dem er unwirksam ist und keinen Zugriff auf den Speicher 2 mehr ausüben kann. Da das »L«-Signal auch am Eingang 22 der UND-Schaltung 20 auftritt, werden die Transistoren Tl und Γ8 gesperrt, so daß der Transistor T10 leitend wird- An den Ausgängen 23 und 24 erscheinen dadurch jeweils Signale mit dem Binärwert »L«. Die sich aus der Einfügung der Diode D 3 und des Widerstandes R 10 in die Verbindung zwischen dem Kollektor des Transistors TlO und der Basis des Transistors T7 ergebende Rückkopplung hat ein Schmitt-Trigger-Verhalten der UND-Schaltung 20 zur Folge, so daß das Umschalten der Signale an den Ausgängen 23 und 24 vom Binärwert »H« auf den Binärwert »L« mit hoher Geschwindigkeit erfolgt.
Das Signal mit dem Binärwert »L« am Ausgang 24 der UND-Schaltung 20 bewirkt das Sperren des Transistors T14 in der Speichersteuerschaltung 30. Das Sperren des Transistors T14 kann sehr schnell erfolgen, da über die Diode D 4 und den leitenden Transistor TlO ein sehr niederohmiger Weg zum Ableiten des Basis-Stroms zur Verfügung steht. Dieser Basisstrom könnte auch über den Widerstand R 14 abgeleitet werden, doch würde dies zu einer Verlangsamung des Sperrens des Transistors T14 führen. Die über den Widerstand R 14 zur Basis des Transistors T14 führende Verbindung ist aber notwendig, damit der Transistor T14 den Basisstrom erhält, den er für ein Umschalten in den leitenden Zustand benötigt Diesen leitenden Zustand nimmt der Transistor T14 dann an, wenn die normale Versorgungsspannung Vcc von 5 V vorhanden ist

Das Sperren des Transistors T14 führt dazu, daß auch der Transistor T18 gesperrt wird, so daß die Verbindung zwischen der Klemme 9 und dem Wähleingang 10 wirksam wird und das Signal am Ausgang 31 der Spei chersteuerschaltung 30 den hohen Binärwert*>H« annimmt Dieser hohe Binärwert tritt auch am Wähleingang 10 des Schreib/Lese-Speichers 2 auf unrfversetzt diesen Speicher in einen Zustand, in dem eine Änderung seines Informationsinhalts unmöglich ist Auf difese Wei-

se ist der Schreib/Lcse-Speicher 2 nicht nur dadurch geschützt, daß der Mikroprozessor 1 von der Spannungsüberwachungsschaltung 4 unwirksam gemacht worden ist, also keinen Zugriff mehr auf den Speicher ausüben kann, sondern er ist auch durch das seinem Wahleingang 10 zugeführte Signal gegen eine Änderung seines Infor.iiationsinhalts gesichert.

Wenn die Versorgungsspannung Kv weiter absinkt und den durch die Widerstände R 1 und R 2 festgelegten Schwellenwert der Schwellenwertschaltung 15 unterschreitet, der im beschriebenen Beispiel auf 3,7 V festgelegt ist, spricht der Schwellenwertschaltung 15 an. was sich dadurch äußert, daß der Transistor 76 in den Sperrzustand übergeht, also kein Strom mehr durch seine Kollektorleitungen fließt. Dadurch erscheinen vom L.ogikstandpunkt betrachtet sowohl am Eingang 21 der UND-Schaltung 20 als auch am Eingang 25 derTreiber- <;rh;ilinng 26 Signale mit dem Binärwert »L«.

Dies hat zur Folge, daß die Transistoren 712 und Γ13 der Treiberschaltung 26 gesperrt werden. Dieses Sperren führt in der Umschalteinheit 12 zum Sperren des Schalttransistors TS, so daß an die Klemme 9 des Schreib/Lesc-Speichers 2 nicht mehr die Versorgungsspannung Kv. sondern die Spannung der Batterie 11 gelangt, wie oben bereits erläutert wurde.

Wenn die Versorgungsspannung Kx- weiter absinkt, werden Spannungswerte erreicht, bei denen die Spannungsüberwachungsschaltung 4 nicht mehr aas Rückstellsignal für den Mikroprozessor 1 erzeugen kann oder bei denen der Mikroprozessor 1 auf ein möglicherweise noch vorhandenes Reset-Signal nicht mehr in der gewünschten Weise reagiert. Dies tritt bei einem Absinken der Versorgungsspannung K₁. unter 3 V ein. Wie oben bereits erläutert wurde, könnte der Mikroprozessor 1 jetzt in völlig unkontrollierbarer Weise Signale an den Schreib/Lese-Speicher 2 abgeben, die von diesem als Schreibsignale interpretiert werden könnten und eine Veränderung des Informationsinhalts herbeiführen könnten. Ein Schreibsignal mit dem Wert 2,5 V könnte beispielsweise diese Wirkung haben. Damit solche unkontrollierten Steuersignale keine Auswirkung haben, sorgt das Signal mit dem hohen Binärwert »H« am Wähleingang 10 für das Sperren der Speicherfunktionen. Bei einem vollkommenen Ausfall der Versorgungsspannung V_n. wird am Wähleingang 10 trotzdem ein Signal mit dem hohen Binärwert »H« aufrechterhalten, das in diesem Fall unmittelbar vom Eingang 9 des Schreib/Lese-Speichers 2 über den Widerstand R 20 an den Wähleingang 10 gelangt.

Zur Aufrechterhaltung des Binärwerts »H« am Wähleingang 10 des Speichers 2 bei einem Absinken oder Ausfall der Versorgungsspannung muß dafür gesorgt werden, daß der Transistor T18 unter allen Umständen gesperrt bleibt Dies wird dadurch erreicht, daß der den Transistor T18 steuernde Transistor T14 mit Sicherheit auch dann gesperrt gehalten wird, wenn an der Versorgungsspannungsleitung 19 Spannungswerte auftreten, die prinzipiell geeignet wären, einen Transistor in den leitenden Zustand zu versetzen. Der Transistor T14 wird einerseits vom Signal am Ausgang 24 der UND-Schaltung 20 und andererseits vom Signal am Ausgang 23 der UND-Schaltung 20 gesteuert Das Signal am Ausgang 24 ist die Kollektorspannung des Transistors Γ10, und das Signal am Ausgang 23 ist die Emittersoannung des ais Emitterfolger geschalteten Transistors TIl.

Wie aus dem Schaltbild zu erkennen ist wird der Transistor Γ10 leitend, wenn die Spannung an der Versorgungsspannun^',leitung 19 die Basis-Emitter-Spannung Kv des Transistors 7"1O übersteigt. Diese Spannung hat bei Silinumtransistoren den Wert von etwa 0,7 V. Sobald der Transistor Γ10 leitet, wird der Transistör 714 gesperrt, was auch das Sperren des Transistors Γ18 zur Folge hat, wie bereits erläutert wurde. Der Transistor 714 kann erst dann in den leitenden Zustand übergehen, wenn die Spannung an der Versorgungsspannungsleitung 19 den dreifachen Wert seiner Basis-Emitter-Spannung überschritten hat. Dies ergibt sich daraus, daß seine Basisansteuerung über den Emitierfolger-Transistor 711 erfolgt und daß in seine Eniiuerleitung die Basis-Emitter Diode des Transistors /18 eingefügt ist. Der Transistor 714 erhalt erst dann zu dem Umschalten in den leitenden Zustand notwendigen Basisstrom, wenn an der Versorgungsspannungsleitung 19 mindestens 3 Kv(etwa 2,1 V) anliegt.

Beim Wiederanlegen der Versorgungsspannung l_lV wird der Transistor 718 vom Transistor 714 und vom Transistor 710 sicher gesperrt gehalten, bis die Versorgungsspannung Kv wieder den Schwellenwert der Spannungsüberwachungsschaltung 4 überschritten hat. der, wie oben erwähnt wurde, auf etwa 4.75 V festgelegt ist.

Da in einem Mikroprozessorsystem üblicherweise nicht nur ein Schreib/Lese-Speicher 2. sondern mehrere solche Speicher vorhanden sind, muß dafür Sorge getragen werden, daß der Mikroprozessor 1 jeweils einen dieser vorhandenen Schreib/Lese-Speicher 2 gezielt ansprechen kann. Wenn in einem solchen System beispielsweise acht Schreib/Lese-Speicher 2 vorhanden sind, sind dementsprechend auch acht Speichersteuerschaltungen 30 vorhanden, und der Mikroprozessor 1 führt diesen Speichersteuerschaltungen über den Bus 3a Adressierungssignale zu, wobei in der Speichersteuerschaltung 30 eine l-aus-8-Decodierung vorgenommen wird, die dafür Sörgi, daß nur jeweils die Speicherstcucrschaltung 30 an ihrem Ausgang 31 ein Speicherfreigabesignal mit dem Binärwert »L« abgibt, die dem Speicher zugeordnet ist. auf den der Mikroprozessor 1 einen Zugriff ausüben will. Die Schwellenwertschaltu.ig 15. die UND-Schaltung 20, die Treiberschaltung 26 und die Speichersteuerschaltung 30 (oder auch mehrere Speichersteuerschaltungen 30 bei Verwendung mehrerer Schreib/Lese-Speicher 2) können vollständig in einer integrierten Schaltung untergebracht werden. Diese Schaltungseinheiten benötigen nur wenig Platz auf einem Halbleiter-Chip, so daß sie in Speicherdecodierschaltungen eines im Handel bereits erhältlichen Typs

so untergebracht werden können. Die herkömmliche Speicherdecodierschaltung erhält dadurch eine zusätzliche, höchst vorteilhafte Speicherschutzfunktion.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Transistoren in der UND-Schaltung 20, in der Treiberschaltung 26 und in der Speicherschutzschaltung 30 Schottky-Transistoren, was zu einer weiteren Erhöhung der Ansprechgeschwindigkeit der Speicherschutzschaltung beiträgt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Speicherschutzschaltung für einen an einer Versorgungsspannungsklemrr.e aus einer Versorgungsspannungsquelle gespeisten Speicher, der einen Wähleingang aufweist und der abhängig davon, ob ein diesem Wähleingang zugeführtes Signal einen dem Massewert zugeordneten Freigabewert oder einen dem Spannungswert an der Versorgungsspannungskiemme zugeordneten Sperrwert hat, für Lese- und Schreibvorgänge freigebbar oder sperrbar ist, zur Anwendung in einer ebenfalls von der Versorgungsspannungsquelle gespeisten Datenverarbeitungsanordnung, mit einer Spannungsüberwachungsschaltung, die bei einem Absinken der Versorgungsspannung unter einen ersten vorgegebenen Wert ein Rückstellsignal erzeugt, das die Datenverarbeitungsanordnung unwirksam macht, einer Uns· schalteinheit, d'^ bei Empfang eines Steuersignals den Speicher ven der VersorgungsspannungsqueUe abtrennt und mit einer Batterie verbindet, und einer Speichersteuerschaltung, die unter der Steuerung durch die Spannungsüberwachungsschaltung dem Wähleingang des Speichers das Signal mit dem Sperrwert oder mit dem Freigabewert zuführt und die einen den Wähleingang des Speichers mit dessen Versorgungsspannungsklemme verbindenden steuerbaren Schaltungszweig enthält, den sie unter der Steuerung durch das Rückstellsignal aus der Spannungsüberwach·. igsschakung wirksam macht, d a durch gekennzeichnet, daß eine Schwellenwertschaltung (15) vorgesehen ist, die derart ausgebildet ist, daß sie be; einem Absinken der Versorgungsspannung (V_n) unter einen z-veiten vorgegebenen Wert, der unter dem ersten vorgegebenen Wert liegt, ein Ausgangssignal abgibt, das als Steuersignal an die Umschalteinheit (12) angelegt wird.

2. Speicherschutzschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vom Rückstellsignal aus der Spannungsüberwachungsschaltung (4) und vom Ausgangssignal der Schwellenwertschaltung (15) gesteuerte UND-Schaltung (20) mit zwei Eingängen (21, 22) und einem Ausgang (24), die ein den Schaltungszweig zwischen dem Wähleingang (10) und der Versorgungsspannungsklemme (9) des Speichers (2) unwirksam machendes Signal nur dann abgibt, wenn weder das Rückstellsignal noch das Ausgangssignal vorhanden ist.

3. Speicherschutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang (24) der UND-Schaltung (20) und einem ihrer Eingänge (21) ein ihr Ansprechen auf Änderungen ihrer Eingangssignale beschleunigender Rückkopplungszweig (D 3, R 10) eingefügt ist.

4. Speicherschutzschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungszweig der Speichersteuerschaltung (30) einen zwischen der Versorgungsspannungsklemme (9) des Speichers (2) und dessen Wähleingang (10) liegenden Widerstand (R 2Ö) enthält und daß zwischen dem Wähleingang (10) und Masse die Kollektor-Emitter-Strecke eines vom Ausgangssignal der UND-Schaltung (20) gesteuerten Transistors (T18) liegt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicherschutzschaltungfür einen an einer Versorgungsspannungsklemme aus einer VersorgungsspannungsqueUe gespeisten Speicher, der einen Wähleingang aufweist und der abhängig davon, ob ein diesem Wähleingang zugeführtes Signal einen dem Massewert zugeoidneten Freigabewert oder einen dem Spannungswert an der Versorgungsspannungsklemme zugeordneten Spernvert hat, für Lese- und Schreibvorgänge freigebbar oder s^errbar ist, zur Anwendung in einer ebenfalls von der VersorgungsspannungsqueUe gespeisten Datenverarbeitungsanordnung, mit einer Spannungsüberwachungsschaltung, die bei einem Absinken der Versorgungsspnnnung unter einen ersten vorgegebenen Wert ein Rückstellsignal erzeugt, das die Datenverarbeitungsanordnung unwirksam macht, einer Umschalteinheit, die bei Empfang eines Steuersignals den Speicher von der VersorgungsspannungsqueUe abtrennt und mit <;iner Batterie verbindet, und einer Speichersteuerschaltung, die unter der Steuerung durch die Spannungsüberwachungsschaltung dem Wähleingang des Speichers das Signal mit dem Sperrwert oder mit dem Freigabewert zuführt und die einen den Wähleingang des Speichers mit dessen Versorgungsspannungsklemme verbindenden steuerbaren Schaltungszweig enthält, den sie unter der Steuerung durch das Rückstellsignal aus der Spannungsüberwachungsschaltung wirksam macht

In Datenverarbeitungsanordnungen sind häufig Halbleiterspeicher enthalten, die ihre Speicherfunktion nur solange ausüben können, solange ihnen eine Versorgungsspannung zugeführt wird. Damit der Speicherinhalt bei einem Ausfall der Versorgungsspannung in der Datenverarbeitungsanordnung erhalten bleibt, sind den Speichereinheiten Batterien zugeordnet, die bei einem Ausfall der Versorgungsspannung an die Speichereinheiten die zur Aufrechterhaltung ihres Inhalts notwendige Spannung anlegen. Die Umschaltung von der normalen Versorgungsspannung auf eine Versorgung durch die Batterien erfolgt automatisch,, sobald die normale Versorgungsspannung unter einen vorbestimmten Wert absinkt.

Es hat sich gezeigt, daß es für die Erzielung eines sicheren Speicherschutzes nicht ausreicht, nur die Spannungsversorgung der Speichereinheiten bei einem Ausfall der normalen Versorgungsspannung zu gewährleisten. Es muß auch dafür gesorgt werden, daß bei einem solchen Spannungsausfall, der schließlich zu einer Umschaltung auf die Versorgung durch die Batterien führt, keine unkontrollierten Steuersignale an die Speichere^:nheiten gelangen, die deren Inhalt verfälschen oder gar löschen könnten.

Die unter anderem die Speichereinheiten steuernde Zentraleinheit besteht in vielen Datenverarbeitungsanordnungen aus einem Mikroprozessor, dessen einwandfreie Funktion von den jeweiligen Herstellern garantiert wird, solange seine Versorgungsspannung nicht zu stark von einem vorgegebenen Sollwert abweicht. Bei einem mit einer Versorgungsspannung von 5 V arbeitenden Mikroprozessor geben Hersteller beispielsweise an, daß die Funktionsfähigkeit garantiert wird, solange die Versorgungsspannung nicht unter 4,75 V absinkt Es sind als integrierte Schaltungen ausgeführte Spannungsüberwachungsschaltungen erhältlich, die ein definiertes Rückstellsignal erzeugen, sobald ihre Versorgungsspannung unter 4,75 V sinkt. Dieses Rückstellsignal kann dazu verwendet werden, einen von der gleichen Versorgungsspannung gespeisten Mikroprozessor in einen Rücksetz-Zustand zu schalten und ihn unwirksam zu machen,