DE3520003A1

DE3520003A1 - Elektrisch programmierbare verknuepfungsmatrix

Info

Publication number: DE3520003A1
Application number: DE19853520003
Authority: DE
Inventors: Werner 8052 Moosburg Elmer
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 1985-06-04
Filing date: 1985-06-04
Publication date: 1986-12-04
Also published as: US4740919A; EP0207249A2; DE3520003C2; EP0207249A3; JPS61288518A

Description

PRINZ, LEISEFt, B¹JNKE & PARTNER

Patentanwälte European Patent Attorneys 3 5 20

München 3 Stuttgart

4. Juni 1985 TEXAS INSTRUMENTS
DEUTSCHLAND GMBH

Haggertystraße 1
8050 Freising

Unser Zeichen: T 3694

Elektrisch programmierbare Verknüpfungsmatrxx

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch programmierbare Verknüpfungsmatrxx für binäre Signale mit Signaleingängen und Signalausgängen, zwei Zeilenleitungen für jeden Signaleingang, wobei das dem Signaleingang zugeführte Signal an der einen Zeilenleitung in nicht negierter Form und an der anderen Zeilenleitung in negierter Form erzeugbar ist, einer Spaltenleitung für jeden Signalausgang und einer im nicht programmierten Zustand elektrisch leitenden, zum Zweck der Programmierung unterbrechbaren Verbindung zwisehen jeder Zeilenleitung und jeder Spaltenleitung.

Eine elektrisch programmierbare Verknüpfungsmatrxx der eingangs angegebenen Art ist beispielsweise in der von der Firma Texas Instruments hergestellten integrierten Schaltung des Typs SN54TL16R4 enthalten. Eine Beschreibung dieser integrierten Schaltung befindet sich in dem von dieser Firma herausgegebenen Handbuch "ALS/AS Logic Circuit Data Book 1983"auf S. 3/10. In der englischsprachxgen Literatur wird eine Verknüpfungsmatrxx dieser Art in der Regel als "Programmable Logic Array" (abgekürzt PLA) bezeichnet. In

einem Anwendungsfall wird eine solche Verknüpfungsmatrix bei der Adressierung eines Speichers zur Erzielung einer 1-aus-N-Decodierung eingesetzt, aus deren Ergebnis jeweils an eine einzelne Speicheradressierungsleitung ein Ansteuersignal angelegt wird, wenn an einem an die Verknüpfungsmatrix angeschlossenen Adreßbus eine bestimmte, dieser Adressierungsleitung zugeordnete Speicheradresse erscheint.

IQ Damit die bekannte Verknüpfungsmatrix möglichst universell eingesetzt werden kann, sind jedem Signaleingang zwei Zeilenleitungen zugeordnet, wobei durch geeignete Schaltungsmaßnamen dafür gesorgt ist, daß an der einen Zeilenleitung der dem Binärwert am Signaleingang entspre-

l§ chende Binärwert auftritt, während an der anderen Zeilenlei tung der negierte Binärwert auftritt. Über die elektrisch leitenden, zu Programmierungszwecken unterbrechbaren Verbindungen zwischen dem Zeilenleiter und den Spaltenleitern kann somit jedem Spaltenleiter ein Eingangssignal in nicht negierter Form oder auch in negierter Form zugeführt werden. Im programmierten Zustand, wenn also einige der ursprünglich elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Zeilenleitern und den Spaltenleitern entsprechend der gewünschten Dekodierfunktion unterbrochen worden sind, verhalten sich die Spaltenleiter wie UND-Schaltungen, was bedeutet, daß an dem mit dem Spaltenleiter verbundenen Ausgang nur dann ein Signal mit dem Binärwert "H" erscheint, wenn an allen mit diesem Spaltenleiter verbundenen Zeilenleitern dieser Binärwert "H" vorhanden ist. Sobald an einem mit diesem Spaltenleiter verbundenen Zeilenleiter der Binärwert "L" auftritt, nimmt auch das Signal an dem mit diesem Spaltenleiter verbundenen Ausgang den Wert "L" an.

Sowohl auf Seiten des Herstellers als auch auf seiten des

Anwenders ist es erwünscht, eine programmierbare Verknüpfungsmatrix vor der Durchführung einer Programmierung daraufhin zu überprüfen, ob die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Zeilenleitern und den Spaltenleitern alle einwandfrei, also nicht unterbrochen sind. Nur wenn im nicht programmierten Zustand zwischen jedem Signaleingang und jedem Signalausgang eine elektrisch leitende Verbindung vorhanden ist, ist gewährleistet, daß die Verknüpfungsmatrix in jeder beliebigen Weise zur Erzielung gewünschter Decodierfunktionen programmiert werden kann. Bei der bekannten Verknüpfungsmatrix ist es nicht möglich, die elektrischen Verbindungen zwischen den Zeilenleitern und den Spaltenleitern einzeln zu überprüfen, da, sobald an die Singaleingänge binäre Signale angelegt werden, an jeden Spaltenleiter von den zwei jeweils einem Signaleingang zugeordneten Zeilenleitern sowohl der Binärwert "H" als auch der Binärwert "L" angelegt wird. Da die Schaltungen, die die Signaleingänge mit den Zeilenleitern verbinden, so ausgebildet sind, daß ihr Ausgangssignal unabhängig von ihrem Eingangssignal stets den Binärwert "L" annimmt, wenn ein solcher Binärwert von einer anderen Schaltung her zu ihrem Ausgang gelangt, treten an allen Signalausgängen stets die Binärwerte "L" auf, welche Binärwerte den Signaleingängen auch zugeführt werden. Die selektive Überprüfung einer elektrischen Verbindung zwischen einem ausgewählten Zeilenleiter und einem ausgewählten Spaltenleiter ist. somit nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verknüpfungsmatrix der geschilderten Art so auszugestalten, daß die im nicht programmierten Zustand bestehenden elektrischen Verbindungen zwischen den Zeilenleitern und den Spaltenleitern vor der Programmierung einzeln geprüft werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in die Verbindung zwischen den Signaleingängen und jedem der diesen zugeordneten Zeilenleitern ein steuerbares Schaltglied eingefügt ist, das durch ein ihm zugeführtes Steuersignal derart steuerbar ist, daß sein Ausgangssignal sich mit dem am zugehörigen Signaleingang anliegenden Signal ändert oder unabhängig von diesem Signal stets einen vorbestimmten Signalwert beibehält.

In der erfindungsgemäßen Verknüpfungsmatrix wird mit Hilfe der steuerbaren Schaltglieder die Möglichkeit geschaffen, durch Anlegen vorgewählter Signalwerte an die Signaleingänge an allen Zeilenleitern den gleichen ausgewählten Signalwert zu erzeugen. Eines der beiden jeweils einem Signaleingang zugeordneten Schaltglieder befindet sich dabei in dem Zustand, in dem sein Ausgangssignal sich abhängig von dem dem zugehörigen Signaleingang zugeführten Signal ändert. Eine Änderung des einem Signaleingang zugeführten Signalwerts kann somit an den Signalausgängen festgestellt werden, die über die Spaltenleiter und die elektrisch leitenden Verbindungen mit dem Zeilenleiter verbunden sind, an dem der sich ändernde Signalwert auftritt. Nacheinander können dadurch alle elektrischen Verbindungen zwischen' den Zeilenleitern und den Spaltenleitern auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft werden. Auch die Signalwege zwischen den Signaleingängen und den zugehörigen Signalausgängen können sowohl bezüglich ihrer Funktionsfähigkeit als auch bezüglich ihrer Schaltgeschwindigkeit überprüft werden.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert, deren einzige Figur ein schematisches Schaltbild des für die Erfindung wesentlichen Teils einer elektrisch programmierbaren Verküpfungsmatrix zeigt.

Die in der Zeichnung dargestellte Verknüpfungsmatrix 10 weist Signaleingänge A„ bis A und Signalausgänge Q_n bis Q. auf. Jedem Signaleingang sind zwei Zeilenleiter a_Q und a ', a₁ und a ' ..a und a ' zugeordnet. Ihr Signalaus-

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gang ist mit einem Spaltenleiter q_Q, q. ..q^ verbunden.

Im nicht programmierten Zustand der Verknüpfungsmatrix 10 befindet sich zwischen jedem Spaltenleiter a , a · . .a , a ' und jedem Spaltenleiter q_Q bis q^ eine elektrisch leitende Ver-

!5 bindung, die jeweils von einer Schmelzbrücke F und einer DiodeD gebildet ist. Unter Verwendung von in der Zeichnung nicht dargestellten Schaltungen, die an die Spaltenleiter angeschlossen sind, und durch Anlegen spezieller Programmierungssignale können die Schmelzbrücken zum Programmieren der Verknüpfungsmatrix 10 in ausgewählter Weise zerstört werden, damit die Verbindung zwischen einem ausgewählten Zeilenleiter und einem ausgewählten Spaltenleiter unterbrochen wird. Wie der Programmiervorgang durchgeführt wird, ist bekannt, so daß hier keine näheren Ausführungen darüber gemacht werden. Die Dioden D dienen der Entkopplung der "L"- und "H"-Signale an den Spaltenleitern q , q.. . . . q.

Jeder Signaleingang A. bis A ist über einen Negator N_n bis N an einen Eingang eines von einer NAND-Schaltung gebildeten Schaltglieds S_n, S₁ ..S_x angeschlossen. Ferner ist jeder Signaleingang A_n bis A direkt an einen Eingang eines weiteren, ebenfalls von einer NAND-Schaltung gebildeten Schaltglieds S_n ¹, S₁' ... S_x' angeschlossen. Die zweiten Eingänge der Schaltglieder S_n, S₁ ... S sind di-

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rekt an einen Steuereingang Cj angeschlossen, und die zweiten Eingänge der Schaltglieder S_n ¹, S₁ ¹ ... S · sind gemeinsam an einen Steuereingang C„ angeschlossen.

Wenn in der beschriebenen Verknüpfungsmatrix 10 geprüft werden soll, ob die Schmelzbrücken F, die jeweils einen Zeilenleiter und einen Spaltenleiter miteinander verbinden sollen, die gewünschte Verbindung auch tatsächlich herstellen, wird wie folgt vorgegangen:

An den Steuereingang C₁ wird ein Signal mit dem Wert "H" angelegt, und an den Steuereingang C~ wird ein Signal mit dem Wert "L" angelegt. Gleichzeitig werden an alle Signaleingänge A_n bis* A Signale mit dem Wert "H" angelegt.

Für die weitere Erläuterung seien zunächst die Signale an den dem Signaleingang A_n zugeordneten Baueinheiten N_Q, S_n und S_n ¹ sowie an den Zeilenleitern a_Q und a' näher betrachtet. Das Signal mit dem Wert "H" am Signaleingang A_n hat zur Folge, daß infolge der Negierung durch den Negator N_n an dem in der Zeichnung oben liegenden ersten Eingang des Schaltglieds S_n der Signalwert "L" auftritt. Am zweiten Eingang dieses Schaltglieds S_n liegt das bereits erwähnte Steuersignal vom Steuereingang C₁ mit dem Wert "H". Da das Schaltglied S_n wie erwähnt eine NAND-Schaltung ist, erscheint an seinem mit dem Zeilenleiter a_ verbundenen Ausgang ein Signal mit dem Wert "H". An beiden Eingängen des Schaltglieds S ' liegen Signale mit dem Wert "L", so daß auch dieses Schaltglied an seinem Ausgang ein Signal mit dem Wert "H" abgibt und an den Zeilenleiter a_n' anlegt. Durch Anlegen des Signals mit dem Wert "L" an den zweiten Eingang des Schaltglieds S_n ¹ gibt dieses Schaltglied an seinem Ausgang den Signalwert "H" ab, unabhängig davon, welches Signal seinem ersten Eingang vom Signaleingang A_n zugeführt wird. Dies bedeutet, daß am Zeilenleiter a_Q' stets der Signalwert "H" vorhanden ist, unabhängig vom Signal am Signaleingang A_n. Am zweiten Eingang des Schaltglieds S_n liegt dagegen der Signalwert "H", was zur Folge hat, daß an seinem Ausgang und damit auch am Zeilenleiter a_Q der Signalwert "H" oder der Signalwert "L" erzeugt werden kann, je nachdem, ob am Signaleingang A_n der Signalwert "H" oder "L" anliegt. Die

bisher geschilderten Verhältnisse liegen auch an den den weiteren Signaleingängen A₁ bis A zugeordneten Bauein-

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hexten und an den entsprechenden Zeilenleitern vor.

Wie aus dem Schaltbild hervorgeht, sind die Ausgänge aller Schaltglieder S_n, S · bis S , S ' über die Schmelzbrücken

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^F00' ^F00 ^{bis F}x0' ^Fx0 P^{arallel an den} Signalausgang Q_n angeschlossen. An diesem Ausgang Q_n erscheint der Signalwert "H" solange an allen Zeilenleitern ebenfalls der Signalwert "H" vorhanden ist. Sobald jedoch an einem Zeilenleiter der Signalwert "L" auftritt, nimmt auch das Signal am Signalausgang Q_n den Wert "L" an. Vom Standpunkt der logischen Funktion aus betrachtet sind die Ausgänge der Schaltglieder S_n, S_n ¹ bis S , S · jeweils über eine UND-

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Verknüpfung mit den Signalausgängen Q_n bis Q. verbunden.

Zum Prüfen des Funktionszustandes der Schmelzbrücke F_nn wird das Signal am Signaleingang A_ vom Signalwert "H" auf den Signalwert "L" umgeschaltet. Wenn das Signal am Signalausgang Q_n diesem Wechsel von "H" auf "L" folgt, ist die Schmelzbrücke F_nn in Ordnung, d.h. sie stellt eine Verbindung zwischen dem Zeilenleiter a_n und dem Spaltenleiter q_n her. Nacheinander kann nun festgestellt werden, ob der gleiche Wechsel von "H" auf "L" auch an den Signalausgängen Q₁ bis Q. auftritt, wodurch nacheinander die Schmelzbrücken F_Q1 bis F . geprüft werden können. Zum Prüfen der zwischen dem Zeilenleiter a₁ und den Spaltenleitern q_n bis q. vorhandenen Schmelzbrücken wird nur an den Signaleingang A₁ ein Signal mit dem Wert "L" gelegt, und es wird festgestellt, ob der damit verbundene Wechsel von "H" auf "L" auch an den Ausgängen Q_n bis Q. auftritt. Auf diese Weise können nacheinander alle zwischen den Zeilenleitern a_n bis a und den Spaltenleitern q_n bis q.

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vorhandenen Schmelzbrücken auf ihren einwandfreien Zustand geprüft werden.

Zur überprüfung der Schmelzbrücken zwischen den Zeilenleitern a_n ' bis a ' und den Spaltenleitern q_n bis q. wird

an den Steuereingang C₁ der Signalwert "L" und an den Signaleingang Cy der Signalwert "H" angelegt. Wie bei der vorher beschriebenen Prüfung werden an alle Signaleingänge A_n bis A wieder Signale mit dem Wert "H" angelegt.

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Dies hat zur Folge, daß an allen Zeilenleitern Signale mit dem Wert "H" anliegen. Allerdings sind in diesem Fall die Schaltglieder S_n bis S durch das Steuersignal mit dem

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Wert "L" an ihrem zweiten Eingang in einen Zustand versetzt, in dem ihr Ausgangssignal unabhängig vom Wert des ihrem ersten Eingang zugeführten Signals stets den Wert "H" beibehält. Die Schaltglieder S_n ¹ bis S ' reagieren

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dagegen bei einem Wechsel des Signalwerts an ihrem ersten Eingang von "H" auf "L" mit einem entsprechenden Wechsel ihres Ausgangssignals. Wie in der oben geschilderten Weise können nun nacheinander die zwischen den Zeilenleitern a ' bis a ' und den Spaltenleitern q_n bis q. vorhandenen Schmelzbrücken durch Umschalten der Signalwerte an den Signaleingängen A_n bis A von "H" auf "L" durch Feststel-

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len einer entsprechenden Signalwertänderung an den Signalausgängen Q_n bis Q. geprüft werden.

Durch Einfügen der Schaltglieder S_n, S_n' bis S , S ' in die Verbindungen zwischen den Signaleingangen A_n bis A

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und den Zeilenleitern a_, a ' bis a , a ' können in der

Ul/ XX geschilderten Weise alle zwischen den Zeilenleitern und den Spaltenleitern q₀ bis q. im unprogrammierten Zustand vorhandenen Schmelzbrücken auf ihren leitenden Zustand überprüft werden. Diese Funktionsprüfung gibt dem Anwender die Sicherheit, daß er vor der Programmierung eine einwandfreie Verknüpfungsmatrix 10 zur Verfügung hat, so daß durch die durch gezieltes Unterbrechen von Schmelzbrücken durchgeführte Programmierung auch tatsächlich die gewünschte Funktion der Verknüpfungsmatrix erzielt werden kann. Bei der Anwendung der Verknüpfungsmatrix im programmierten Zustand werden an die Steuereingänge C., C~ Signale mit dem Wert "H" angelegt, durch die die Schalt-

glieder S_Q, S ' bis S , S ' in den Zustand versetzt werden, in dem sie ihr Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem ihrem ersten Eingang zugeführten Signal ändern

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Claims

PRINZ, LEIS€R, BUNKE & FARTNER
Patentanwälte Euiopaan Patent Attorneys O C O Q Π Q
München Stuttgart
4. Juni 1985

TEXAS INSTRUMENTS
DEUTSCHLAND GMBH

Haggertystraße 1
8050 Freising

Unser Zeichen: T 3694

Patentansprüche

(1./ Elektrisch programmierbare Verknüpfungsmatrix für binäre Signale mit Signaleingängen und Signalausgängen, zwei Zeilenleitungen für jeden Signaleingang, wobei das dem Signaleingang zugeführte Signal an der einen Zeilenleitung in nicht negierter Form und an der anderen Zeilenleitung in negierter Form erzeugbar ist, einer Spaltenleitung für jeden Signalausgang und einer im nich't programmierten Zustand elektrisch leitenden, zum Zweck der Programmierung unterbrechbaren Verbindung zwischen jeder Zeilenleitung und jeder Spaltenleitung, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung zwischen den Signaleingängen (A_n bis A ) und jedem der diesen zugeord-

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neten Zeilenleitern (a_, a_ bis a , a ) ein steuer-

0 0 χ χ

bares Schaltglied (S_n, S_n bis S , s' ) eingefügt ist,

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das durch ein ihm zugeführtes Steuersignal derart steuerbar ist, daß sein Ausgangssignal sich mit dem am zugehörigen Signaleingang (A_n bis A ) anliegenden Si-

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gnal ändert oder unabhängig von diesem Signal stets einen vorbestimmten Signalwert beibehält. 20

2. Verknüpfungsmatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltglieder (S_n, S_n bis S , S )

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NAND-Schaltungen sind, die zwei Eingänge aufweisen, von denen jeweils einer mit dem zugehörigen Signaleingang in Verbindung steht und der andere an jeweils einen von zwei Steuereingängen (Cw C«) angeschlossen ist.