DE3423768A1 - Elektrische schaltungsanordnung - Google Patents

Description

• Elektrische Schaltungsanordnung
• Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Schaltungsanordnung, insbesondere in einem integrierten Logikbaustein, nach der Gattung des Hauptanspruches.
• Elektrische Schaltungsanordnungen, insbesondere integrierte togikbausteine, sind bereits seit langem und in großer Vielfalt bekannt und auf dem Markt erhältlich.
• Derartige Logikbausteine enthalten im allgemeinen wenigstens einen Schaltereingang, durch dessen von außen zu beeinflußenden elektrischen Zustand eine interne Schaltfunktion ausgelöst wird. Bei reinen Logikbausteinen wird durch diesen elektrischen Zustand ein interner logischer Zustand festgelegt, bei hybriden Bausteinen ist dadurch beispielsweise ein Schalter betätigbar oder in einem Wandlerbaustein kann dadurch der Wandlungsvorgang gestartet werden.
• Alle diese Schaltereingänge zeichnen sich dadurch aus, daß zwei mögliche logische Eingangs zustände durch zwei mögliche elektrische Zustände am Eingang dargestellt werden, bei TTL-Bausteinen ist etwa eine logische Null am Eingang durch eine Spannung von weniger als 0,7 V sowie eine logische Eins am Eingang durch eine Spannung von größer als 2,4 V festgelegt.
• Vorteile der Erfindung Die elektrische Schaltungsanordnung nach der Gattung des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, zusätzlich zu den bekannten zwei elektrischen Zuständen einen weiteren Zustand, nämlich den elektrischen Beschaltungszustand, als Eingangsvariable auszunutzen. Der besondere Vorteil liegt darin, daß dadurch Applikationen möglich sind, die bisherige Schaltungsanordnungen, insbesondere integrierte Logikbausteine, in ihrem Einsatz nicht beeinträchtigen, jedoch ihre Einsatzmöglichkeiten erweitern.- Es ist etwa möglich,.bei Schaltern ohne hardwaremäßigen Umbau mit Hilfe einer Brücke zum nächstgelegenen Anschluß die Schaltlogik zu invertieren. Die Erfindung kann dazu verwendet werden, bei integrierten Schaltungen, aber auch bei größeren Steuergeräten, wie sie etwa in einem Kraftfahrzeug vorkommen, eine Selbstdiagnose auf unterbrochene Leitungen oder defekten Anschluß zu stellen. Weiterhin ist es möglich, den Ausgangszustand des an den Schaltereingang angeschlossenen steuernden Ausgangs zu erkennen, ohne daß dazu besondere Schaltungen notwendig wären, insbesondere ist das Erkennen des Schaltzustandes von Tri-state-Treibern möglich.
• Durch die Unteransprüche sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Besonders einfach ist das Erkennen des elektrischen Schaltungszustandes des Schaltereingangs mit Hilfe eines Fensterkomparators, dessen Schaltfenster zwischen der Bezugs- und der Versorgungsspannung, d.h. zwischen den zwei möglichen elektrischen Spannungszuständen am Schaltereingang liegt bei TTL-Logik etwa ein Schaltfenster von 0,8 V bis 2,3 V. Der Ausgang des Fensterkomparators wird nur dann einen logischen Eins-Zustand zeigen, wenn sein an den Schaltereingang gelegter Eingang innerhalb des Schaltfensters liegt.
• Wird der Schaltereingang an die nächstgelegene Klemme geschaltet, entweder an eine Versorgungsspannungsklemme oder an einen Ausgang irgendeines logischen Bausteins, so ist die Spannung am Eingang des Fensterkomparators immer außerhalb des Schaltfensters. Besonders vorteilhaft ist diese Anordnung einsetzbar, wenn der Fensterkomparator einem normalen Eingang der elektrischen Schaltungsanordnung parallel geschaltet ist, und wobei der Eingang durch einen Spannungsteiler auf ein Potential festgelegt ist, das in elektrisch unbeschaltetem Zustand innerhalb des Schaltfensters liegt. Ist daran als treibender Ausgang ein Tri-state-Gatter geschaltet, das-hQchohmig geschaltet hat, so zeigt der Fensterkomparator diesen elektrischen Beschaltungszustand an. Die Erkennung, ob der Schaltereingang elektrisch beschaltet ist, ist ebensogut durch eine Strombetrachtung möglich, die besonders vorteilhaft durch einen erdfreien StromlSpannungs-Konverter gebildet ist. Aus der Ausgangsspannung des Kgnverters kann dann vorzugsweise durch einen %engterkomparator das digitale Signal gewonnen werden. Nur bei elektrisch leerlaufendem Schaltereingang, d.h. wenn der Eingangs- oder Ausgangsstrom zu Null wird, ist die Spannung des Konverters ebenfalls Null. Bei jedem anderen möglichen elektrischen Beschaltungszustand wird zumindest ein Ruhestrom fließen, der hierdurch erkannt wird. Der besondere Vorteil dieser Strombetrachtung liegt darin, daß das elektrische Verhalten des Schaltereingangs nicht beeinflußt wird.
• Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. So zeigt die Figur das Schaltdiagramm einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Überwachung des elektrischen Beschaltungszustandes am Eingang eines Logikgatters.
• Beschreibung des Ausfahrungsbeispieles In der Zeichnung ist ein Fensterkomparator 1 dargestellt, dessen Eingang mit einem Schaltereingang 3 und dessen Ausgang mit einem Schalterausgang 4 verbunden ist. Der Schaltereingang 3 ist an einen Spannungsteiler bestehend aus einem Widerstand 5 und einem Widerstand 6 zwischen eine obere Versorgungsspannung UB und eine untere Versorgungsspannung GND sowie an den Eingang eines Logikgatters 2 gelegt. Der Ausgang des Logikgatters 2 führt auf einen Gatterausgang 7.
• Es ist in der Zeichnung lediglich das funktionelle Zusammenwirken der Bausteine dargestellt, wobei es im Können des Durchschnittsfachmannes liegt, die dargestellten Elemente bzw. Funktionen innerhalb eines monolitisch integrierten Logikbausteines zu realisieren. Der Schaltereingang 3 ist dabei an einen Pin des Logikbausteines geführt.
• Wird der Schaltereingang 3 an den Ausgang eines Tri-state-Gatters 8 angeschlossen, so wird der Fensterkomparator 1 dann ein positives Ausgangssignal abgeben, wenn das Tristate-Gatter 8 im abgeschalteten Zustand ist, da dann das Potential des Schaltereinganges 3 durch den Spannungsteiler 4, 5 in das Schaltfenster des Fensterkomparators gelegt wird. Bei aktivem Zustand des Tri-state-Gatters 8 nimmt das elektrische Potential des Schaltereinganges 3 entweder einen -Null- oder Eins-Zustand an, so daß der Schalterausgang 4 immer eine logische Null anzeigt. Hiermit stellt das Signal am Schalterausgang 4 eine Anzeige dar, ob der Schaltereingang 3 elektrisch beschaltet ist.
• Durch diese Anordnung wird neben dem Signal am Gatterausgang 7 des Logikgatters 2, das in bekannter Weise angesteuert wird, auch ein Signal am Schalterausgang 4 gewonnen, das weiterverarbeitet werden kann. Der Spannungsteiler 5, 6 ist so dimensioniert, daß der Eingangswiderstand am Schaltereingang 3 nicht unnötig verringert wird, aber daß im ausgeschalteten Zustand des Tri-state-Ausganges 8 das Schaltfenster des Fensterkomparators erreicht wird, und daß gleichzeitig das Potential am Eingang des Logikgatters 2 nicht in einem undefinierten Bereich liegt, was dadurch erreicht werden kann, daß der Eingang des Logikgatters 2 eine Triggercharakteristik aufweist.
• Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das hier gewählte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist selbstverständlich möglich, den Fensterkomparator 1 für sich allein zu verwenden. Damit kann der Schalterausgang 4 dazu benutzt werden, nachfolgende Funktionen zu schalten. Hierfür muß der Schaltereingang 3 lediglich an irgendeine benachbarte Leitung gelegt werden, die entweder signalführende Leitung sein kann oder eine spannungsführende Leitung. Nur im unbeschalteten Zustand wird dann der Fensterkomparator 1 das dem Schaltfenster zugeordneten Schaltzustand anzeigen. In einfacher Weise können solche Fensterkomparatoren sämtlichen Eingängen einer elektrischen Schaltunganordnung zugeschaltet werden, insbesondere können die Ausgänge der Fensterkomparatoren zu einer logischen Funktion zusammengesetzt werden, daß anzeigt, ob die elektrische Schaltungsanordnung äußerlich korrekt beschaltet ist. Bei den immer komplexer werdenden Schaltungsanordnungen, beispielsweise in Steuergeraten von elektrischen Kraftfahrzeugen oder bei VLSI-Schaltkreisen integriert läßt sich daraus eine Prüffunktion gewinnen. Bei verschiedenen Gerätetypen in einer Serie, die sich lediglich wenige Funktionen unterscheiden, kann in kostengünstiger Weise ein Gerät aufgebaut sein, daß sämtliche Schaltfunktionen zeigt. Lediglich durch äußere Beschaltung eines Schaltereinganges kann dann intern auf verschiedene Schaltfunktionen umgeschaltet werden, so daß die Kompatibilität der Geräte trotz verschiedener Ausführungen gewahrt ist.

Claims (4)

1. Ansprüche rX g Elektrische Schaltungsanordnung, insbesondere in einem integrierten Logikbaustein, mit wenigstens einer Versorgungsspannung (Ug) und einer Bezugsspannung (GND) und mit wenigstens einem Schaltereingang (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung ein digitales Signal bildet, das anzeigt, ob der Schaltereingang (3) elektrisch beschaltet ist.
2. 2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaltereingang (3) ein Fensterkomparator (1) nachgeschaltet ist, dessen Schaltfenster zwischen der Versorgungsspannung (u ) und der Bezugsspannung 3 (GD) liegt.
3. 3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltereingang (3) einem Eingang eines Gatters (2) der Schaltungsanordnung parallel geschaltet ist, und daß der Eingang durch einen Spannungsteiler (5, 6) auf ein Potential festgelegt wird, das in elektrisch unbeschaltetem Zustand innerhalb des Schaltfensters des Fensterkomparators (1) liegt.
4. 4. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaltere-ingang (.3) in Serie ein erdfreier Strom/Spannungs-Konverter nachgeschaltet ist, aus dessen Ausgangssignal das digitale Signal gebildet wird, vorzugsweise durch einen Fensterkomparator gebildet wird.