DE4443606C1 - Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Rücksetzsignals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Rücksetzsignals, durch das Funktionseinheiten auf einen vorgegebenen Zustand setzbar sind.

Durch ein Rücksetzsignal wird bewirkt, daß Funktionseinheiten einen vorgegebenen Zustand, z. B. einen Initialisierungs- oder Resetzustand einnehmen. Zur Erzeugung des Rücksetzsignals werden spannungssensitive Resetstufen verwendet, die die nachfolgenden Funktionseinheiten freigeben, wenn beim Ein­ schalten der Versorgungsspannung diese einen für den sicheren Betrieb der versorgten Funktionseinheiten notwendigen Span­ nungspegel erreicht hat. In entsprechender Weise werden die Funktionseinheiten rückgesetzt, wenn die Versorgungsspannung beim Ausschalten oder bei Spannungsunterbrechungen unter diesen Spannungspegel fällt.

Bekannte Resetschaltungen enthalten einen Referenzspannungs­ zweig, durch den eine von der Höhe der Versorgungsspannung abhängige Referenzspannung erzeugt wird. Dem Referenzspan­ nungszweig ist ein Schaltschwellendetektor nachgeschaltet, durch den festgestellt wird, ob die Referenzspannung die im Schaltschwellendetektor eingestellte Schaltschwelle über­ schreitet. Das Ausgangssignal des Schaltschwellendetektors wird durch ein Verzögerungsglied zeitverzögert. Ein dem Ver­ zögerungsglied nachgeschalteter Ausgangstreiber sorgt für eine steile Schaltflanke des Resetsignals.

Bei dieser bekannten Resetschaltung liegt eine Schaltunsi­ cherheit für das Resetsignal vor, wenn der Spannungsanstieg der Versorgungsspannung langsamer ist als die Signallaufzeit im Verzögerungsglied. Bei sehr schnellem Anstieg der Versor­ gungsspannung kann es vorkommen, daß einzelne Schaltstufen der Funktionseinheiten oder der Resetschaltung selbst um­ schalten, bevor die Referenzspannung erreicht ist. Bei sehr schnellen oder extrem langsamen Flanken der Versorgungsspan­ nung liefert also die bekannte Resetschaltung kein sicheres Resetsignal.

In der US-Patentschrift 4 300 065 ist eine Power-On-Reset­ schaltung gezeigt, die einen aus einem Widerstand und einer MOS-Diode bestehenden Spannungsteiler enthält. Ein an den po­ sitiven Pol der Versorgungsspannung angeschlossener Ladekon­ densator ist über ein Transfergate mit dem Zwischenabgriff des Spannungsteilers verbunden. Der mit dem Transfergate ver­ bundene Anschluß des Kondensators steuert zwei hintereinander geschaltete CMOS-Inverterstufen an, durch die ein Resetimpuls abgegeben wird. Die Impulsdauer des Resetimpulses wird durch die Ladezeit des Kondensators bestimmt. Diese wird durch den Widerstand des Transfergates beeinflußt.

In der US-Patentschrift 5 172 012 ist ein Power-On-Resetgene­ rator gezeigt, der einen Versorgungsspannungsdetektor auf­ weist, durch dessen Ausgang ein MOS-Transistor angesteuert wird, der zusammen mit einem Ladekonsensator zwischen die An­ schlüsse der Versorgungsspannung geschaltet ist. Der Kopp­ lungsknoten zwischen Kondensator und Transistor wird in einen Zwischenspeicher eingespeist, dessen Ausgang auf den Versor­ gungsspannungsdetektor rückgekoppelt ist und diesen abschal­ tet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine andere span­ nungsensitive Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Rück­ setzsignals anzugeben, die in allen Betriebsbedingungen ein sicheres Resetsignal erzeugt.

Erfindungsgemäß wird dies durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erreicht.

Die erfindungsgemäße Resetschaltung erzeugt bei sehr schnel­ len Anstiegsflanken der Versorgungsspannung im Bereich von Nanosekunden und auch bei extrem langsamen Anstiegsflanken im Bereich von mehreren Millisekunden sicher ein Resetsignal.

Ohne die Funktionssicherheit zu verringern, kann die Reset­ schaltung für einen geringen Dauerleistungsverbrauch dimensio­ niert werden. Es sind Dimensionierungen möglich, bei denen die Dauerstromaufnahme weniger als 5 µA beträgt. Die Reset­ schaltung eignet sich deshalb besonders für Systeme, für die ein geringer Leistungsverbrauch gefordert ist. Die Reset­ schaltung ist insbesondere für Systeme geeignet, in denen die Versorgungsspannung durch induktive Einkopplung eines Primär­ schwingkreises in einen Sekundärschwingkreis erzeugt wird.

Der Spannungsteiler kann als ohmscher Spannungsteiler ausge­ führt werden. Bei Verwendung von hochohmigen Widerständen ist eine besonders niedrige Stromaufnahme möglich. Außerdem kann der Spannungsteiler auch als aus Transistoren aufgebauter Spannungsteiler realisiert werden. Es eignen sich beispiels­ weise als Widerstände geschaltete MOS-Transistoren.

Der am Ausgang des Schaltelements versorgungspotentialseitig angeschlossene Kondensator bildet mit den an Bezugspotential liegenden parasitären Kapazitäten einen kapazitiven Span­ nungsteiler. Beim Anstieg der Versorgungsspannung steigt die Spannung am Ausgang des Schaltelements mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Versorgungsspannung an, bis der durch das Kapazitätsverhältnis eingestellte Spannungswert erreicht wird. Dieser Spannungswert liegt zweckmäßigerweise oberhalb der Schaltschwelle der nachfolgenden Schaltstufen und Funkti­ onseinheiten. Anschließend steigt die Spannung am Ausgang des Schaltelements zeitverzögert an, indem der Kondensator durch die ohmsche Wirkung der parallel zu ihm liegenden Bauelemente entladen wird. Die Spannung am Ausgang des Schaltelements ist sicher eingeschwungen und liegt höher als die Schaltschwelle der nachgeschalteten Schaltelemente, bevor das Referenzsignal die Schaltschwelle des Schaltelements überschritten hat. Dadurch werden die dem Schaltelement nachgeschalteten Schalt­ stufen in einen vorgegebenen Zustand gezwungen. Das Resetsi­ gnal ist dadurch sicher aktiviert. Wenn die Referenzspannung die Schaltschwelle des Schaltelements überschreitet, schaltet das Resetsignal um und die nachgeschalteten Funktionseinhei­ ten werden freigegeben. Auf diese Weise wird das Resetsignal unabhängig von der Geschwindigkeit des Anstiegs der Versor­ gungsspannung sicher gebildet. Es wird somit eine vom Ge­ schwindigkeitsanstieg der Versorgungsspannung unabhängige Resetfunktion erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Resetschaltung und

Fig. 2 Signaldiagramme von in der Schaltung der Fig. 1 vorkommenden Spannungssignalen.

Die Resetschaltung der Fig. 1 enthält als Referenzspannungs­ generator einen ohmschen Spannungsteiler 1, 2, der zwischen eine aus einem Versorgungspotential VDD und dem Massepotenti­ al gebildete Versorgungsspannung geschaltet ist. Dem Zwi­ schenabgriff des Spannungsteilers 1, 2 ist ein Inverter nach­ geschaltet, der bezugspotentialseitig einen MOS-Transistor 3 und versorgungspotentialseitig einen ohmschen Widerstand 4 aufweist. Durch den Inverter 3, 4 wird das Schaltelement gebildet. Der Ausgang 5 des Inverters 3, 4 ist über einen Kondensator 6 an den Anschluß für das Versorgungspotential VDD angeschlossen. Zwischen dem Anschluß 5 und dem Massean­ schluß wirkt eine parasitäre Kapazität 7. Diese wird bei­ spielsweise durch die zwischen den Strukturen der integrier­ ten Schaltung und dem Substrat vorliegende parasitäre Kapazi­ tät gebildet. Der Kondensator 6 weist zweckmäßigerweise einen Kapazitätswert auf, der in etwa gleich dem wirksamen Wert der parasitären Kapazität 7 ist. Dem Anschluß 5 ist ein Inverter 8 nachgeschaltet. Das Ausgangssignal des Inverters 8 wird über einen Verstärker 9 verstärkt. Am Anschluß 10 liegt das Resetsignal vor. Ein L-Pegel des Resetsignals bedeutet, daß das Resetsignal aktiv ist und die von ihm angesteuerten Funktionseinheiten einen vorgegebenen Zustand, z. B. den Ini­ tialisierungszustand einnehmen. Ein H-Pegel bedeutet, daß die vom Resetsignal angesteuerten Funktionseinheiten für ihre vorgesehen Aufgabe freigegeben sind.

Die Signaldiagramme der Fig. 2 zeigen eine Einschaltflanke der Versorgungsspannung, die Spannung U12 am Zwischenabgriff des Spannungsteilers 1, 2 und die Spannung U5 am Ausgang 5 des Schaltelements 3, 4. In jedes Signaldiagramm ist die Schaltschwelle US eingezeichnet, bei der das Schaltelement 3, 4 sowie der Inverter 8, der Verstärker 9 und die am Anschluß 10 angeschlossenen Funktionseinheiten jeweils schalten. Schaltverzögerungen sind bei der Darstellung nicht berück­ sichtigt. Die am Spannungsteiler abgreifbare Spannung U12 weist wegen der Spannungsteilung durch den Spannungsteiler 1, 2 einen flacheren Anstieg auf als die Flanke des Versorgungs­ potentialanstiegs VDD. Im Bereich 20 steigt die Spannung U5 wegen der kapazitiven Kopplung von Anschluß 5 und mit dem Anschluß für das Versorgungspotential VDD parallel zum Ver­ sorgungspotential VDD gleich schnell an, bis der durch das Kapazitätsverhältnis der Kondensatoren 6, 7 eingestellte Spannungswert 21 erreicht ist. Dieser Wert liegt oberhalb der Schaltschwelle US. Dies bedeutet, daß das Ausgangssignal des Inverters 8 auf einem L-Pegel liegt, und somit das Resetsi­ gnal auf einem L-Pegel liegt und damit aktiv ist. Während des Anstiegs 22 der Spannung U5 wird der Kondensator 6 über den Widerstand 4 entladen. Wenn die Versorgungsspannung VDD soweit angestiegen ist, daß die am Spannungsteiler abgegrif­ fene Spannung U12 die Schaltschwelle US des Schaltelements 3, 4 überschreitet, wird der Transistor 3 leitend, und der Aus­ gang 5 wird nach Masse gezogen. Das Resetsignal schaltet somit auf einen H-Pegel um, so daß der Resetzustand aufgeho­ ben wird.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Rücksetzsignals enthaltend:

• - einen Anschluß für ein Vorsorgungspotential (VDD), einen Anschluß für ein Bezugspotential (Masse) und einen Ausgang (10) für das Rücksetzsignal (), in Abhängigkeit von des­ sen Signalpegel an den Ausgang anschließbare Funktionsein­ heiten auf einen vorgegebenen Zustand setzbar sind,
• - einen zwischen die Anschlüsse für die Versorgungsspannung geschalteten Spannungsteiler (1, 2) mit einem Zwischenab­ griff,
• - ein einen Eingang und einen Ausgang aufweisendes Schaltele­ ment (3, 4), das eingangsseitig mit dem Zwischenabgriff des Spannungsteilers (1, 2) verbunden ist und ausgangsseitig mit dem Ausgang (10) der Schaltungsanordnung,
• - eine Kapazität (6), die zwischen einen Ausgang des Schalt­ elements (5) und den Anschluß für das Versorgungspotential (VDD) geschaltet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (3, 4) ein Inverter ist, der in Reihen­ schaltung bezugspotentialseitig einen Schalttransistor (3) aufweist und versorgungsspannungsseitig einen Widerstand (4), daß eine Steuerelektrode des Schalttransistors (3) mit dem Zwischenabgriff des Spannungsteilers (1, 2) verbunden ist und daß der Widerstand (4) parallel zur Kapazität (6) geschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zwischen einen Ausgang (5) des Schaltelements (3, 4) und den Ausgang (10) der Schaltungsanordnung geschalteten in­ vertierenden Verstärker (8).