DE69325458T2

DE69325458T2 - Schaltungsanordnung und entsprechendes Verfahren zum Rücksetzen nichtflüchtiger elektrisch programmierbarer Speicheranordnungen

Info

Publication number: DE69325458T2
Application number: DE69325458T
Authority: DE
Inventors: Marco Olivo; Silvia Padoan
Original assignee: STMicroelectronics SRL
Current assignee: STMicroelectronics SRL
Priority date: 1993-12-31
Filing date: 1993-12-31
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2014-01-01
Also published as: DE69325458D1; JPH07253830A; EP0661714B1; JP2619615B2; EP0661714A1; US5586077A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungseinrichtung und ein dazugehöriges Verfahren zum Erzeugen eines Rücksetzsignals in Speicherbauelementen.
Die Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, mit einem nicht-flüchtigen Speicherbauelement befaßt, welches auf einem Halbleiter integriert und elektrisch programmierbar ist, wobei in der folgenden Beschreibung zum Zweck der Veranschaulichung auf diesen Anwendungsfall Bezug genommen wird.

Stand der Technik

Bekanntlich ermöglichen zahlreiche der derzeit im Handel erhältlichen Speicherbauelemente ein Rücksetzen der speicherinternen Steuerlogikschaltung.
Das Rücksetzsignal wird normalerweise innerhalb der integrierten Speicherschaltung erzeugt, das Aktivieren des Signals erfolgt ansprechend auf eine Abnahme der Schaltungs-Spannungsversorgung Vcc.
Diese Betriebsweise ist von besonderer Bedeutung bei Bauelementen, die von außerhalb eine Programmierspannung Vpp erhalten, die üblicherweise einen relativ hohen Wert besitzt, mehr als 10 Volt. Die bei solchen Bauelementen leicht eintretende gefährlichste Situation besteht tatsächlich in einer Abnahme der Versorgungsspannung Vcc, während der Wert der Programmierspannung Vpp auf einem hohen Pegel gehalten wird. In diesem Zustand kann es aufgrund der nicht vorhandenen Möglichkeit, den Steuerschaltungsbetrieb zu steuern, zu einem Löschen oder einer nicht korrekten Programmierung der Speicherelemente kommen.
Um diese Probleme zu vermeiden, sind derzeit erhältliche Bauelemente so ausgebildet, daß sie Schwellenwertnachweiseinrichtungen enthalten, die mit der Programmierspannung Vpp gespeist werden und einen Nachweis eines Abfalls der Versorgungsspannung Vcc unter einen vorbestimmten Minimumwert erfassen. Diese Schaltungen aktivieren das Rücksetzen des Bauelements, indem sämtliche Schaltkreise gesperrt werden, die mit der relativ hohen Programmierspannung Vpp verbunden sind. Der Betrieb der Nachweisschaltungen ist allerdings nur dann garantiert, wenn eine Programmierspannung Vpp vorhanden ist, die einen positiven Wert oberhalb eines vorbestimmten Minimumwerts besitzt.
Ein Beispiel für eine Nachweisschaltung, die auf den oben umrissenen Arbeitsprinzipien beruht, findet sich in dem US-Patent 4,975,883 von INTEL. Die dort beschriebene Schaltung besitzt einen Ausgang, der einen Abfall der Versorgungsspannung Vcc unter einen Schwellenwert von 3,7 Volt signalisiert, jedoch nur für Werte der Programmierspannung von mehr als 4,5 Volt.
Allerdings bietet der in den bekannten Schaltungen vorgesehene Rücksetzmodus keine Steuermöglichkeit im Netzeinschalt-Stadium des Bauelements, d. h. dann, wenn die Versorgungsspannung Vcc von 0 auf den stationären Wert gebracht wird.
Dieser Mangel ist deshalb ziemlich schwerwiegend, weil beim Einschalten und bei der Abwesenheit der Programmierspannung Vpp kein Rücksetzsignal erzeugt wird. Damit bleibt der Anfangszustand der internen Steuerlogik unbestimmt.
Um diesen Nachteil zu überwinden, sorgen einige Bauelemente für ein Speicher-Rücksetzsignal, welches von außen zugespeist wird. Beispielsweise besitzt die derzeit im Handel verfügbare integrierte Speicherschaltung einen PWD-Stift (Deep Power Down), der dazu dienen soll, den Verbrauch der Schaltung zu minimieren. Allerdings kann der PWD-Stift auch ein von dem Benutzer aktiviertes Rücksetzsignal empfangen.
Die Unzulänglichkeit einer solchen Lösung, die von dem richtigen Erinnerungsvermögen des Benutzers abhängt, ist aus sich heraus ersichtlich.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende technische Problem ist die Schaffung einer besonders einfachen schaltungstechnischen Lösung, die es ermöglicht, das Speicherbauelement auch während des Einschwingens bei der Netzeinschaltung automatisch zurückzusetzen, um dadurch sämtliche Nachteile zu überwinden, mit denen zum Stand der Technik gehörige Vorgehensweisen behaftet sind.

Offenbarung der Erfindung

Die Lösungsidee gemäß der Erfindung sieht vor, eine logische Summe zu bilden zwischen einem logischen Signal in Abhängigkeit einer Abnahme der Versorgungsspannung Vcc, wirksam nur bei Vorhandensein einer Programmierspannung Vpp oberhalb eines vorbestimmten Werts, und einem Signal, welches von einer speziellen Schaltung erzeugt wird, die dem Einschalt-Einschwingvorgang folgt.
Basierend auf dieser Lösungsidee wird das technische Problem gelöst durch eine Schaltung, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist.
Außerdem wird das technische Problem in Verbindung mit einem Verfahren zum Rücksetzen eines Speicherbauelements gemäß Anspruch 4 gelöst.
Die Merkmale und Vorteile einer Schaltung sowie eines Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung, die beispielhaft und ohne Beschränkung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 schematisch ein nicht-flüchtiges Speicherbauelement mit einer Rücksetzsignal-Erzeugungsschaltung gemäß der Erindung; und
Fig. 2 und 3 schematisch den zeitlichen Verlauf einer Reihe elektrischer Signale in dem in Fig. 1 gezeigten Bauelement.

Detaillierte Beschreibung

In den Zeichnungsfiguren ist allgemein und schematisch bei 1 eine nicht- flüchtige Speicherschaltung dargestellt, die auf einem Halbleiter integriert ist und elektrisch programmierbar ist.
Die Schaltung 1 ist insbesondere, jedoch ohne Beschränkung, ein Speicherbauelement vom "Flash"-Typ.
Dieses Bauelement enthält eine Speichermatrix 2 und einen logischen Steuerschaltungsteil 3 sowie elektrische Verbindungen 4 vom Bus-Typ zwischen der Matrix 2 und der Steuerlogik 3.
Der Schaltung 1 wird eine Versorgungsspannung Vcc von etwa 5 V sowie eine Programmierspannung Vpp von etwa 12 V zugeführt. Diese Spannungen werden der Speicherschaltung über zugehörige Eingangsanschlüsse oder -stifte zugeführt.
Das Bauelement 1 enthält außerdem eine Schwellenwert-Nachweisschaltung 5, die zwischen der Versorgungsspannung Vcc, der Programmierspannung Vpp und einer Signalerde GND liegt.
Die Schaltung 5 besitzt einen Ausgang 6, an dem ein logisches Signal LowVcc mit einem logisch "hohen" Pegel erscheint, sobald eine Abnahme der Versorgungsspannung Vcc unter einen vorbestimmten Minimumwert Vccmin nachgewiesen wird.
Die Schaltung 5 ist nur dann in Betrieb, wenn eine Programmierspannung Vpp oberhalb eines vorbestimmten Minimumwerts Vppmin vorhanden ist. Unter dieser Bedingung (Vpp > Vppmin) erhält das Signal LowVcc einen logisch "hohen" Wert, sobald die Versorgungsspannung Vcc unter den Minimum-Schwellenwert Vccmin fällt.
Das Signalmuster von LowVcc in Relation zu dem Schwellenwert Vccmin ist durch die Kurve in Fig. 2 dargestellt.
Außerdem ist eine Schaltung 7 vorgesehen, die ein logisches Rücksetzsignal POR (Netzeinschalt-Rücksetzsignal) erzeugt. Die Schaltung 7 erhält die Versorgungsspannung Vcc und arbeitet auch bei fehlender Programmierspannung Vpp. Ihre wichtigste Rolle spielt sie dann, wenn das Bauelement 1 eingeschaltet wird.
Das Signal POR gelangt an einen Ausgang 8 der Schaltung 7, und während des Einschalt- oder Ausschalt-Einschwingvorgangs ist es im wesentlichen dem Wert der Versorgungsspannung Vcc nachgeführt, bis die Spannung Vcc zwischen zwei vorbestimmten Werten Va und Vb erscheint, wobei letztere Grenze unterhalb der minimalen Schwelle Vccmin liegt.
Das Muster des Signals POR ist durch die Kurve in Fig. 3 dargestellt.
Die Schaltung 1 enthält in vorteilhafter Weise erfindungsgemäß ein logisches Gatter 10 mit zwei Eingängen 9 und 11 und einem Ausgang 12. Das logische Gatter 10 ist vom ODER-Typ.
Die Eingänge 9 und 11 des logischen Gatters 10 sind mit dem Ausgang 6 der Schaltung 5 bzw. mit dem Ausgang 8 der Schaltung 7 verbunden.
Im Ergebnis wird dem ersten Eingang 9 des Gatters 10 der Logikwert LowVcc zugeführt, während dem zweiten Eingang 11 das logische Signal POR zugeführt wird.
Der Ausgang 12 des logischen Gatters 10 liefert ein Rücksetzsignal, welches festgelegt wird durch die logische Summe der Eingangssignale, und welches an die Steuerlogik 3 gegeben wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen des Rücksetzsignals wird im folgenden beschrieben.
Wie bereits in der obigen Beschreibung dargelegt, sorgt das erfindungsgemäße Verfahren für das Anlegen des Rücksetzsignals an die Steuerlogik 3 als Funktion des Wechsels zwischen dem Ausgangssignal von dem Schwellenwertdetektor 5 und dem von der Schaltung 7 während des Einschalt-Einschwingvorgangs des Bauelements 1 erzeugten Signal POR. Insbesondere ist die Wechselfunktion eine logische Summe (ODER).
Das Rücksetzsignal am Ausgang des logischen Gatters 10 verhält sich ähnlich wie das Signal LowVcc bei vorhandener Programmierspannung Vpp (natürlich nur dann, wenn Vccmin größer als Vb ist), und verdoppelt das Muster des Signals POR in Abwesenheit der Programmierspannung Vpp.
Beim Einschalten und bei nicht-vorhandener Programmierspannung Vpp wird also die gesamte Logikschaltung 3 des Bauelements 1 in einem Rücksetzzustand gehalten, so lange, wie der Wert der Versorgungsspannung Vcc zwischen Va und Vb verbleibt. Damit nimmt die gesamte Schaltung einen logischen Zustand ein, wie er vor Betriebsbeginn definiert war, wodurch die oben aufgezeigten Probleme des Standes der Technik überwunden werden.
Die Werte für die Schwellenspannungen Va und Vb, die in der Schaltung verwendet werden, sind so gewählt, daß die Anforderungen für den richtigen Betrieb der Speicherschaltung erfüllt sind.
Beispielsweise muß der Schwellenwert Vb geringer sein als Vccmin, in sämtlichen Fällen jedoch gleich einer Spannung, durch die die gesamte Logik des Bauelements zufriedenstellend arbeiten kann.
Außerdem würde in einer Speicherschaltung, die mit einem PWD-Anschluß (Deep Power Down) ausgestattet ist, dieser Anschluß die einzige Funktion haben, den Verbrauch des Bauelements zu senken, und es wäre kein externes Rücksetzen notwendig.
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Lösung kann ein Benutzer, der keines niedrigen Verbrauchs bedarf, den PWD-Anschluß direkt auf Masse legen. Dies ermöglicht eine zweckmäßigere Handhabung des Bauelements.

Claims

1. Elektrisch programmierbares, nicht-flüchtiges Speicherbauelement (1) mit einer Matrix (2) aus Speicherzellen, einem Steuerlogikteil (3), gespeist von einer Versorgungsspannung (Vcc) und einer Programmierspannung (Vpp), einem Rücksetzsignalgenerator (7) und einer Schwellenwertnachweisschaltung (5), ausgebildet zum Nachweisen einer Abnahme der Versorgungsspannung (Vcc) unter einen ersten vorbestimmten Minimumwert (Vccmin),

dadurch gekennzeichnet, daß

das Speicherbauelement (1) außerdem ein logisches ODER-Gatter (10) mit einem ersten Eingang (9), der an einen Ausgang (6) der Schwellenwertnachweisschaltung (5) angeschlossen ist, einem zweiten Eingang (11) und einem mit dem Steuerlogikteil (3) verbundenen Ausgang (12) aufweist;

und daß der Rücksetzsignalgenerator (7) mit einem Ausgang (8) an den zweiten Eingang (11) des logischen ODER-Gatters (10) angeschlossen ist und ein Rücksetzsignal (POR) liefert, wenn die Versorgungsspannung (Vcc) in dem Bereich zwischen einem Minimum- Schwellenwert (Va) und einem Maximum-Schwellenwert (Vb) liegt, wobei der Minimum- und der Maximum-Schwellenwert (Va, Vb) kleiner sind als der erste vorbestimmte Minimumwert (Vccmin), und

die Schwellenwertnachweisschaltung (5) nur dann in Betrieb ist, wenn die Programmierspannung (Vpp) höher ist als ein zweiter vorbestimmter Minimumwert (Vppmin), und der Rücksetzsignalgenerator (7) in Betrieb ist und das Rücksetzsignal (POR) erzeugt wird auch bei Abwesenheit der Programmierspannung (Vpp).

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücksetzsignalgenerator (7) nur mit der Versorgungsspannung (Vcc) gespeist wird.

3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücksetzsignal (POR) den gleichen Wert wie die Versorgungsspannung (Vcc) hat.

4. Verfahren zum Erzeugen eines Rücksetzsignals in einem elektrisch programmierbaren, nicht-flüchtigen Speicherbauelement (1), das eine Matrix (2) aus Speicherzellen, einen Steuerlogikteil (3), gespeist von einer Versorgungsspannung (Vcc) und einer Programmierspannung (Vpp), einen Rücksetzsignalgenerator (7) und eine Schwellenwertnachweisschaltung (5) zum Nachweisen einer Abnahme der Versorgungsspannung (Vcc) unter einem ersten vorbestimmten Minimumwert (Vccmin) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Rücksetzsignal an den Steuerlogikteil (3) gelegt wird und mit Hilfe einer logischen Summe (OR) aus dem Ausgangssignal der Schwellenwertnachweisschaltung (5) und einem Netzeinschalt-Rücksetzsignal (POR), welches während des Netzeinschalt-Einschwingvorgangs des Speicherbauelements (1) erzeugt wird, gebildet wird, wobei die Schwellenwertnachweisschaltung (5) nur im Betrieb ist, wenn die Programmierspannung (Vpp) höher ist als ein zweiter vorbestimmter Minimumwert (Vppmin), und das Netzeinschalt- Rücksetzsignal (POR) erzeugt wird, wenn die Versorgungsspannung (Vcc) in dem Bereich zwischen einem Minimum-Schwellenwert (Va) und einem Maximum-Schwellenwert (Vb) liegt, wobei der Minimum- und der Maximum-Schwellenwert (Va, Vb) kleiner sind als der erste vorbestimmte Minimumwert (Vccmin), auch bei Abwesenheit der Programmierspannung (Vpp).