EP0930555A2 - Integrated circuit with at least one digital part - Google Patents
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- EP0930555A2 EP0930555A2 EP98122082A EP98122082A EP0930555A2 EP 0930555 A2 EP0930555 A2 EP 0930555A2 EP 98122082 A EP98122082 A EP 98122082A EP 98122082 A EP98122082 A EP 98122082A EP 0930555 A2 EP0930555 A2 EP 0930555A2
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- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/577—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices for plural loads
Definitions
- the invention relates to an integrated circuit (IC) with at least one Digital part and at least two electrical connection devices Connecting the IC with two different voltage potentials for Supply the IC with electrical energy, the digital part with the Connection devices is electrically connected.
- ICs that are a digital part have, such as Microcontrollers contain a large number of switching stages (logic gates, output drivers) and need during their Switching phases a high current that goes through the supply lines cannot be made available outside of the IC. Therefore point Circuits containing the aforementioned ICs with digital part, Support capacitors as charge storage between the Connection devices for electrically connecting the IC with two different potentials such as a supply voltage potential and a ground potential are arranged. This will the supply voltage of the ICs even during the switching times of the ICs kept largely stable.
- the disadvantage here is that high current peaks during switching caused, which lead to large electromagnetic interference fields, whose fundamental oscillation corresponds to the switching frequency of the ICs.
- the state of the Technique is known to reduce steepness and height occurring current peaks a ferrite element or a coil between the Insert support capacitor and a connecting device of the IC.
- the disadvantage here is that these components allow the charge to flow away quickly prevent the backup capacitor and thus a voltage dip in the Connection device of the IC can occur. So the IC can possibly be operated outside the permissible specification.
- the object of the invention is therefore to provide an IC in which a Supply voltage drop and at the same time an excessive one electromagnetic interference can be prevented.
- This object is achieved in that between at least one connection device and the digital part a controller for Regulation of the current to the digital part or parts is arranged.
- the current can be set so that on the one hand the Supply voltage drops only to the extent permitted and on the other hand none increased electromagnetic interference field occurs.
- the invention has the advantage that no additional external current limiting elements like a coil or a ferrite element are required. Furthermore occurs at the Connection device of the IC no current spike, so that interference to the IC largely not leave.
- control properties of the controller are adjustable can be Compensate the manufacturing tolerances of the integrated circuits. Farther are the output signals of the integrated circuit to some extent changeable and thus the integrated circuit can be used more universally.
- the integrated circuit each have a connection device for the Has supply voltage potential and the ground potential and each Digital part via a controller with the supply voltage potential is connected, it is advantageous that only two connection devices for Connection to the required voltage potentials are required.
- a particularly simple controller can be built using a transistor realized by the current through the digital part or parts in Dependence of the instantaneous values of the current through the transistor and the Controls supply voltage and its rate of change.
- 1 shows a digital part 2, a controller 3, connecting devices 5, 6 and a signal output 7 of an integrated circuit 1. Other components, signal inputs and further signal outputs are not shown for the sake of clarity.
- L b represents line inductances of the supply lines 4.
- the digital part 2 only one switching stage as a push / pull inverter consisting of switching transistors 8, 9 and a control input 10 is shown as an example.
- the regulator 3 has a transistor 11 which can be controlled via a control line 12.
- the connection devices 5, 6 and the signal output 7 can be configured, for example, as a push-through pin or a surface-mountable connection.
- the connecting device 5 is connected via a supply line 13 to a supply voltage U b , the ohmic resistance of the supply line 13 being represented by R s and the reactance of the supply line 13 being represented by L s .
- a supporting capacitor C is arranged between the connecting device 4 and the ground potential.
- the integrated circuit 14 in FIG. 2 has two digital parts 2 1 , 2 2 and an analog part 15.
- the analog part 15 and the digital parts 2 1 , 2 2 are connected to the ground potential via leads 4 and the connecting device 6.
- the analog part 15 is connected to the supply voltage U b via a further feed line 4 and the connection device 5.
- a controller 3 is arranged between the digital parts 2 1 , 2 2 and the connection device 5 in order to regulate the current to the respective digital part 2 1 , 2 2 .
- Such an arrangement is advantageous when a common ground is required, as in the case shown in FIG. 2, where the analog part 15 controls the digital part 2 1 via a control line 16 and this controls the digital part 2 2 , for example an output stage, via a further control line.
- the digital part 2 2 outputs its signals to signal outputs, of which only the signal output 7 is shown, to the outside. For better clarity, the signal inputs are not shown.
- a single connection device for the supply voltage U b is sufficient.
- the analog part 15 operates separately from the digital parts 2 1 , 2 2 , so that no common connection to ground via the feed line 4 is required and the controller 3 in this example between the digital parts 2 1 , 2 2 is arranged on the one hand and the connecting device 6, while the analog part 15 is connected directly to the connecting device 6 via a feed line. This prevents the spread of interference via the ground connection within the integrated circuit 17.
- the analog part 15 is connected via a supply line 4 and the connecting device 5 1 to the supply voltage U b1 and the digital parts 2 1 , 2 2 via the supply lines 4 and connecting devices 5 2 , 5 3 to the supply voltages U b2 , U b3 .
- the signal output 7 of the existing signals and outputs is shown, as in the previous figures.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen integrierten Schaltkreis (IC) mit mindestens einem Digitalteil und mindestens Zwei Anschlußvorrichtungen zum elektrischen Verbinden des IC mit zwei verschiedenen Spannungspotentialen zum Versorgen des IC mit elektrischer Energie, wobei das Digitalteil mit den Anschlußvorrichtungen elektrisch leitend verbunden ist. ICs, die ein Digitalteil aufweisen, wie z.B. Microcontroller enthalten eine Vielzahl von Schaltstufen (logische Gatter, Ausgangstreiber) und benötigen während ihrer Umschaltephasen einen hohen Strom, der über die Versorgungsleitungen außerhalb des ICs nicht zur Verfügung gestellt werden kann. Deshalb weisen Schaltungen, die die vorgenannten ICs mit Digitalteil enthalten, Stützkondensatoren als Ladungsspeicher auf, die zwischen den Anschlußvorrichtungen zum elektrischen Verbinden des ICs mit zwei verschiedenen Spannungspotentialen wie z.B. einem Versorgungsspannungspotential und einem Massepotential angeordnet sind. Hierdurch wird die Versorgungsspannung der ICs auch während der Umschaltzeiten der ICs weitgehend stabil gehalten.The invention relates to an integrated circuit (IC) with at least one Digital part and at least two electrical connection devices Connecting the IC with two different voltage potentials for Supply the IC with electrical energy, the digital part with the Connection devices is electrically connected. ICs that are a digital part have, such as Microcontrollers contain a large number of switching stages (logic gates, output drivers) and need during their Switching phases a high current that goes through the supply lines cannot be made available outside of the IC. Therefore point Circuits containing the aforementioned ICs with digital part, Support capacitors as charge storage between the Connection devices for electrically connecting the IC with two different potentials such as a supply voltage potential and a ground potential are arranged. This will the supply voltage of the ICs even during the switching times of the ICs kept largely stable.
Nachteilig hierbei ist es, daß während des Umschaltens hohe Stromspitzen verursacht werden, die zu großen elektromagnetischen Störfeldern führen, deren Grundschwingung der Schaltfrequenz der ICs entspricht. Im Stand der Technik ist es bekannt, zur Verringerung der Steilheit und der Höhe der auftretenden Stromspitzen ein Ferritelement oder eine Spule zwischen den Stützkondensator und einer Anschlußvorrichtung des ICs einzufügen. Nachteilig hierbei ist es, daß diese Bauteile ein schnelles Abfließen der Ladung des Stützkondensators verhindern und so ein Spannungseinbruch bei der Anschlußvorrichtung des ICs auftreten kann. So kann der IC möglicherweise außerhalb des zulässigen Spezifikation betrieben werden.The disadvantage here is that high current peaks during switching caused, which lead to large electromagnetic interference fields, whose fundamental oscillation corresponds to the switching frequency of the ICs. In the state of the Technique is known to reduce steepness and height occurring current peaks a ferrite element or a coil between the Insert support capacitor and a connecting device of the IC. The disadvantage here is that these components allow the charge to flow away quickly prevent the backup capacitor and thus a voltage dip in the Connection device of the IC can occur. So the IC can possibly be operated outside the permissible specification.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen IC anzugeben, bei der ein Versorgungsspannungseinbruch und gleichzeitig ein überhöhtes elektromagnetisches Störfeld verhindert werden.The object of the invention is therefore to provide an IC in which a Supply voltage drop and at the same time an excessive one electromagnetic interference can be prevented.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen mindestens einer Anschlußvorrichtung und dem Digitalteil ein Regler zur Regelung des Stroms zu dem Digitalteil bzw. den Digitalteilen angeordnet ist.This object is achieved in that between at least one connection device and the digital part a controller for Regulation of the current to the digital part or parts is arranged.
Hierdurch kann der Strom so eingestellt werden, daß einerseits die Versorgungsspannung nur im zulässigen Maß einbricht und andererseits kein erhöhtes elektromagnetisches Störfeld auftritt. Die Erfindung hat den Vorteil, daß keine zusätzlichen externen strombegrenzenden Elemente wie eine Spule oder ein Ferritelement benötigt werden. Weiterhin tritt an der Anschlußvorrichtung des ICs keine Stromspitze auf, so daß Störungen den IC weitestgehend nicht verlassen.As a result, the current can be set so that on the one hand the Supply voltage drops only to the extent permitted and on the other hand none increased electromagnetic interference field occurs. The invention has the advantage that no additional external current limiting elements like a coil or a ferrite element are required. Furthermore occurs at the Connection device of the IC no current spike, so that interference to the IC largely not leave.
Dadurch daß die Regeleigenschaften des Reglers einstellbar sind, lassen sich Herstellungstoleranzen der integrierten Schaltkreise ausgleichen. Weiterhin sind die Ausgangssignale des integrierten Schaltkreises in gewissem Umfang veränderbar und so der integrierte Schaltkreis universeller einsetzbar. The fact that the control properties of the controller are adjustable can be Compensate the manufacturing tolerances of the integrated circuits. Farther are the output signals of the integrated circuit to some extent changeable and thus the integrated circuit can be used more universally.
Durch ein zusätzliches Analogteil in dem integrierten Schaltkreis lassen sich durch Einsparen eines weiteren integrierten Schaltkreises mit Analogteil weitere externe Bauteile einsparen und so Kosten reduzieren.With an additional analog part in the integrated circuit by saving another integrated circuit with analog part more Save external components and thus reduce costs.
Bei einem integrierten Schaltkreis mit Analog- und Digitalteil, wobei der integrierte Schaltkreis jeweils eine Anschlußvorrichtung für das Versorgungsspannungspotential und das Massepotential aufweist und jedes Digitalteil über jeweils einen Regler mit dem Versorgungsspannungspotential verbunden ist, ist es vorteilhaft, das nur zwei Anschlußvorrichtungen zum Anschluß an die erforderlichen Spannungspotentiale benötigt werden.In the case of an integrated circuit with an analog and digital part, the integrated circuit each have a connection device for the Has supply voltage potential and the ground potential and each Digital part via a controller with the supply voltage potential is connected, it is advantageous that only two connection devices for Connection to the required voltage potentials are required.
Dadurch, daß bei einem integrierten Schaltkreis mit Analog- und Digitalteil diese über unterschiedliche Anschlußvorrichtungen mit den Versorgungsspannungen verbunden sind und die Digitalteile nur über einen Regler mit der Anschlußvorrichtung der Masse verbunden sind, während das oder die Analogteile direkt mit der Anschlußvorrichtung der Masse verbunden ist bzw. sind, kann eine Störausbreitung über die Masseleitung innerhalb des integrierten Schaltkreises vom Digitalteil zum Analogteil verhindert werden.The fact that with an integrated circuit with analog and digital part this via different connection devices with the Supply voltages are connected and the digital parts only via one Regulator are connected to the connecting device of the mass, while the or the analog parts are connected directly to the ground connection device is or are, a spread of interference via the ground line within the integrated circuit from the digital part to the analog part can be prevented.
Ein besonders einfach aufgebauter Regler kann durch einen Transistor realisiert werden, der den Strom durch das Digitalteil oder die Digitalteile in Abhängigkeit der Momentanwerte des Stromes durch den Transistor und der Versorgungsspannung sowie deren Änderungsgeschwindigkeiten regelt.A particularly simple controller can be built using a transistor realized by the current through the digital part or parts in Dependence of the instantaneous values of the current through the transistor and the Controls supply voltage and its rate of change.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren für besonders ausgewählte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1- Einen schematisch dargestellten erfindungsgemäßen integrierten Schaltkreis und Teile seiner externen Beschaltung.
Figur 2- Einen erfindungsgemäßen integrierten Schaltkreis mit zwei Digitalteilen und einem Analogteil, wobei das Analogteil einen der Digitalteile ansteuert.
Figur 3- Einen erfindungsgemäßen IC mit zwei Digitalteilen und einem Analogteil, wobei das Analogteil getrennt von den Digitalteilen arbeitet.
- Figure 1
- An schematically illustrated integrated circuit according to the invention and parts of its external circuit.
- Figure 2
- An integrated circuit according to the invention with two digital parts and one analog part, the analog part driving one of the digital parts.
- Figure 3
- An IC according to the invention with two digital parts and one analog part, the analog part working separately from the digital parts.
In der folgenden Figurenbeschreibung sind gleiche Bauteile mit gleichen
Bezugszeichen versehen. In Figur 1 sind von einem integrierten Schaltkreis 1
ein Digitalteil 2, ein Regler 3, Anschlußvorrichtungen 5, 6 und ein
Signalausgang 7 dargestellt. Sonstige Bauteile, Signaleingänge sowie weitere
Signalausgänge sind der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Lb
stellt Leitungsinduktivitäten der Zuleitungen 4 dar. Im Digitalteil 2 ist beispielhaft
nur eine Schaltstufe als Push/pull-Inverter bestehend aus Schalttransistoren 8,
9 und einem Steuereingang 10 dargestellt.In the following description of the figures, the same components are provided with the same reference symbols. 1 shows a
Der Regler 3 weist einen Transistor 11 auf, der über eine Steuerleitung 12
ansteuerbar ist. Die Anschlußvorrichtungen 5, 6 und der Signalausgang 7
können beispielsweise als Durchsteckpin oder oberflächenmontierbarer
Anschluß ausgestaltet sein. Die Anschlußvorrichtung 5 ist über eine
Versorgungsleitung 13 mit einer Versorgungsspannung Ub verbunden, wobei
der ohmsche Widerstand der Versorgungsleitung 13 mit Rs und der
Blindwiderstand der Versorgungsleitung 13 mit Ls dargestellt ist. Zwischen der
Anschlußvorrichtung 4 und dem Massepotential ist ein Stützkondensator C
angeordnet.The
Im statischen Zustand außerhalb der Umschaltephasen ist jeweils einer der
Schalttransistoren 8, 9 leitend und einer gesperrt, während der Transistor 11
leitend ist, so daß der Signalausgang 7 auf Low-Potential liegt, wenn der
Schalttransistor 8 leitet und der Schalttransistor 9 sperrt und auf High-Potential,
wenn der Schalttransistor 8 sperrt und der Schalttransistor 9 leitet. Während
des Umschaltens werden beide Schalttransisotren 8, 9 leitend. Durch den
erfindungsgemäßen Regler 3 wird durch entsprechende Steuerung des
Transistors 11 verhindert, daß einerseits der Strom zu dem Digitalteil und die
Stromänderung zu groß werden und andererseits die in dem Digitalteil
vorhandene Spannung zu gering wird. Durch letztgenannte Wirkung wird
erreicht, daß der integrierte Schaltkreis 1 innerhalb der zulässigen Parameter
betrieben wird. Durch die Verhinderung eines zu großen Stroms und einer zu
großen Stromänderung werden die damit entsprechend einhergehenden
Störungen verringert. Die Steuerung des Transistors 11 über die Steuerleitung
12 kann analog und bevorzugt digital erfolgen, insbesondere dann, wenn der
integrierte Schaltkreis kein Analogteil aufweist.In the static state outside the switchover phases, one of each is
Switching
Die integrierte Schaltung 14 in Figur 2 weist zwei Digitalteile 21, 22 und ein
Analogteil 15 auf. Das Analogteil 15 und die Digitalteile 21, 22 sind über
Zuleitungen 4 und die Anschlußvorrichtung 6 mit dem Massepotential
verbunden. Das Analogteil 15 ist über eine weitere Zuleitung 4 und die
Anschlußvorrichtung 5 mit der Versorgungsspannung Ub verbunden. Zwischen
den Digitalteilen 21, 22 und der Anschlußvorrichtung 5 ist jeweils ein Regler 3
angeordnet, um den Strom zu dem jeweiligen Digitalteil 21, 22 zu regeln. Eine
solche Anordnung ist dann vorteilhaft, wenn eine gemeinsame Masse
erforderlich ist, wie im in Figur 2 dargestellten Fall, wo dasAnalogteil 15 über
eine Steuerleitung 16 das Digitalteil 21 und dieses über eine weitere
Steuerleitung das Digitalteil 22, beispielsweise eine Ausgangsstufe, ansteuert.
Das Dititalteil 22 gibt seine Signale an Signalausgänge, von denen nur der
Signalausgang 7 dargestellt ist, nach außen ab. Die Signaleingänge sind der
besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Durch die Entkopplung der
Digitalteile 21, 22 über jeweils einen Regler ist eine einzige Anschlußvorrichtung
für die Versorgungsspannung Ub ausreichend. The integrated
Bei dem in Figur 3 beispielhaft dargestellten integrierten Schaltkreis 17 arbeitet
das Analogteil 15 getrennt von den Digitalteilen 21, 22 , so daß keine
gemeinsame Verbindung zur Masse über die Zuleitung 4 erforderlich ist und
der Regler 3 in diesem Beispiel zwischen den Digitalteilen 21, 22 einerseits und
der Anschlußvorrichtung 6 angeordnet ist, während das Analogteil 15 direkt
über eine Zuleitung mit der Anschlußvorrichtung 6 verbunden ist. So wird eine
Störausbreitung über die Masseverbindung innerhalb des integrierten
Schaltkreises 17 verhindert. Das Analogteil 15 ist über eine Zuleitung 4 und die
Anschlußvorrichtung 51 mit der Versorgungsspannung Ub1 und die Digitalteile
21, 22 über die Zuleitungen 4 und Anschlußvorrichtungen 52, 53 mit den
Versorgungsspannungen Ub2, Ub3 verbunden. Zur besseren Übersichtlichkeit ist
wie schon in den vorangegangenen Figuren von den vorhandenen Signalen- und
Ausgängen nur der Signalausgang 7 dargestellt.In the
Claims (8)
daß zwischen mindestens einer Anschlußvorrichtung (5, 6) und dem Digitalteil (2) bzw. den Digitalteilen (21, 22) mindestens ein Regler (3) zur Regelung des Stroms zu dem Digitalteil (2) bzw. den Digitalteilen (21, 22) angeordnet ist.Integrated circuit with at least one digital part, at least two connection devices for electrically connecting the integrated circuit with at least two different voltage potentials for supplying the integrated circuit with electrical energy, the digital part being electrically conductively connected to at least two of the connection devices, characterized in that
that between at least one connection device (5, 6) and the digital part (2) or the digital parts (2 1 , 2 2 ) at least one controller (3) for regulating the current to the digital part (2) or the digital parts (2 1 , 2 2 ) is arranged.
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DE19801887 | 1998-01-20 |
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EP0930555A3 EP0930555A3 (en) | 1999-12-15 |
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Family Applications (1)
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EP98122082A Withdrawn EP0930555A3 (en) | 1998-01-20 | 1998-11-21 | Integrated circuit with at least one digital part |
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DE (1) | DE19801887A1 (en) |
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