EP1277098A1 - Stromerzeugungseinrichtung und spannungserzeugungseinrichtung - Google Patents

Stromerzeugungseinrichtung und spannungserzeugungseinrichtung

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EP1277098A1
EP1277098A1 EP01929286A EP01929286A EP1277098A1 EP 1277098 A1 EP1277098 A1 EP 1277098A1 EP 01929286 A EP01929286 A EP 01929286A EP 01929286 A EP01929286 A EP 01929286A EP 1277098 A1 EP1277098 A1 EP 1277098A1
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EP
European Patent Office
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current
generating device
voltage
power generation
voltage generating
Prior art date
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Application number
EP01929286A
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English (en)
French (fr)
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EP1277098B1 (de
Inventor
Michael Verbeck
Thomas Piorek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Verbeck Michael
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP1277098B1 publication Critical patent/EP1277098B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26—Current mirrors
    • G05F3/262—Current mirrors using field-effect transistors only

Definitions

  • the present invention relates to devices according to the preambles of claims 1 and 14, i. H .
  • a power generation device through which a predetermined current can be impressed into a device connected to it, or
  • Voltages are only required on certain occasions (for example for programming a flash memory) or because the devices which are supplied with energy by the power generation devices or the voltage generation devices do not always have to or should not be in operation. Circuits or circuit parts that do not always have to or should not be in operation are often put into an energy-saving mode of operation, such as a so-called sleep mode or a so-called power-down mode, at times when they are not required. In these operating modes, the relevant circuits or circuit parts are set in a state in which they consume less or no energy at all. This can reduce energy consumption and heat development.
  • the current generating device or voltage generating device supplying the relevant circuit or the relevant circuit part is preferably deactivated; this allows energy consumption and heat generation to be reduced as much as possible.
  • Circuits or circuit parts that are set in an energy-saving mode can be returned to the if necessary
  • Normal operating mode are reset, in which, as the name already shows, they are normally supplied with energy and work normally.
  • the switchover is generally only initiated at the point in time at which the circuit or the circuit part in question is required. is done. But after that you have to wait until the switch to normal mode is completed (until the circuit or part of the circuit in question is working or can work again as intended), so switching to normal mode is more or less long pause, during which the integrated circuit containing the circuit or circuit section in question cannot or at least cannot operate at maximum power.
  • the present invention is therefore based on the object of finding a way by which the switchover of a circuit or a circuit part from an energy-saving operating mode to the normal operating mode can be accelerated.
  • the power generation device is characterized in that it is designed, in response to predetermined events, to temporarily impress a current that is otherwise changed in the device connected to the power generation device, and -
  • the voltage generating device is characterized in that it is designed, in response to predetermined events, temporarily to an otherwise changed voltage to the to the
  • Such current generating devices and voltage generating devices make it possible for the circuit or the circuit part which is thereby supplied with energy to be briefly supplied with a current or a voltage after the switching from an energy-saving operating mode into the normal operating mode which accelerates the reaching of the normal operating mode.
  • the relevant circuit or the relevant circuit part changes into the state more quickly that he has to take to work normally.
  • the capacitances present in the circuit to be switched over or in the circuit part to be switched over, including parasitic capacitances such as line capacitances (capacitances formed by the lines present in the circuit or in the circuit part) and Gate capacitances (capacitances at gate connections of field effect transistors) can be charged, discharged or reloaded more quickly than is necessary for correct operation of the circuit or of the circuit part.
  • parasitic capacitances such as line capacitances (capacitances formed by the lines present in the circuit or in the circuit part) and Gate capacitances (capacitances at gate connections of field effect transistors)
  • line capacitances capacitances formed by the lines present in the circuit or in the circuit part
  • Gate capacitances capacitors at gate connections of field effect transistors
  • FIG. 1 shows an embodiment of the power generation device described in more detail below, and FIG. 2 shows time diagrams to illustrate the conditions that arise in the power generation device according to FIG. 1.
  • the power generation device described in more detail below and the voltage generation device described in more detail below are part of an integrated circuit.
  • the integrated circuit is a microcontroller; the power generation device and voltage generation device described are used in the example under consideration to supply read amplifiers with energy for reading out a memory provided in the microcontroller (an embedded memory).
  • the described power generating device and the described voltage generating device can also be used in any other integrated circuits and also outside of integrated circuits and can be used to supply any devices inside and outside of integrated circuits.
  • the power generation device described is distinguished by the fact that it is designed to temporarily impress, in response to predetermined events, a current that is different from that in the device connected to the power generation device.
  • the voltage generating device described is distinguished by the fact that it is designed to temporarily apply a voltage which is different from that to the device connected to the voltage generating device in response to predetermined events.
  • these special features are used to determine the to bring the voltage generating device to be supplied with energy as quickly as possible from an energy-saving mode of operation such as the so-called sleep mode or the so-called power-down mode to the normal mode.
  • the special features of the described power generation device and the described voltage supply device can, however, also be used advantageously for other purposes, for example in order to bring the device to be supplied with energy into an operational state more quickly after the system has been switched on.
  • the power generation device described is shown in FIG. 1.
  • the arrangement shown comprises a bias current generator IG, PMOS transistors TO to Tn, an NMOS transistor Tdyn, a capacitor C, and a resistor R.
  • the bias current generator IG generates a current I B ias ⁇ which is converted into bias currents I B iasi to I B iasn in the manner described in more detail below by the transistors TO to Tn connected to form a current mirror.
  • the bias currents I B iasi to I B iasn are the currents which are impressed into the sense amplifiers of the microcontroller under consideration, which are not shown in the figures, and via which these are supplied with the energy required for their operation.
  • the bias current generator IG is connected in series with the transistor TO. As a result, the current I B i as o generated by the bias current generator flows through the transistor TO.
  • a current flow through the transistor TO causes currents to flow through the transistors Tl to Tn connected to the transistor TO, namely the currents I B i as ⁇ to I B iasn - the size of the currents I B iasi to I B i aS n depends on the W / L ratios that the transistor TO and the transistors Tl to Tn have.
  • the currents I ⁇ i as i to I B ias n do not originate from the bias current generator IG; these currents come from supply lines VI and V2, which are supplied with a positive potential VDD (VI) and a neutral or negative potential VSS (V2) by another energy source, not shown in the figures.
  • the currents I B i as ⁇ to I ß i asn have a constant size that differs from zero; when the devices to be supplied with energy by these currents (the sense amplifiers) are set to the energy-saving mode mentioned above, the currents I B i as o to Ißias n are zero.
  • the bias current generator IG When the sense amplifiers are switched from the energy-saving mode to the normal mode, the bias current generator IG (deactivated during the energy-saving mode) is activated. However, the current I B iaso generated by the bias current generator does not increase suddenly, but only very gradually to the size that it would have to have for the sense amplifiers to operate properly. This is shown in image (c) of FIG. 2, which is described in more detail below. Without the peculiarities of the power generation device under consideration described in more detail below, the currents I B iasi to Ißiasn would have a similar course, which would have the consequence that it takes a relatively long time until the sense amplifiers are ready for operation.
  • this additional circuit part ensures that the transistor TO (through which the current I B i as o generated by the bias current generator IG flows) is additionally flowed through by a current which is not generated by the bias current generator IG when predetermined events occur.
  • the flow of the additional current is brought about by switching through a switching device which is connected in series with the transistor TO which is flowed through by the bias current generator IG and through which the additional current flows, and the actuation of which opens and closes the transistor and the switching device containing circuit causes.
  • said switching device is formed by a transistor provided in parallel with the bias current generator IG. This transistor is the transistor Tdyn already mentioned at the beginning.
  • the transistor Tdyn is controlled by a signal which signals the events in response to which a current which is otherwise changed is to be impressed into the device (the sense amplifiers) connected to the power generation device.
  • this signal is a powerdown signal PWD ⁇ which indicates the operating mode of the device connected to the power generating device and is Gate connection of the transistor Tdyn supplied via a high pass;
  • the high-pass filter is formed by the capacitor C already mentioned and the resistor R also already mentioned.
  • the powerdown signal PWD ⁇ has the level 0 when the sense amplifiers are in the energy-saving mode and has the level 1 when the sense amplifiers are in the normal mode.
  • the transistor Tdyn and the high pass connected upstream of it are arranged and dimensioned such that "only" a current I ⁇ yn flows "only” for a short time after the sense amplifier has been switched from the energy-saving mode to the normal mode, and that the current I dyn to all other times is zero.
  • the high-pass filter blocks the signal, whereby the transistor blocks regardless of the level of the powerdown signal PWD ⁇ .
  • the high pass connected upstream of the gate connection of the transistor Tdyn has the effect that the powerdown signal PWD ⁇ can briefly reach the gate connection of the transistor Tdyn. This in turn results in the transistor Tdyn being temporarily brought into the conductive state, as a result of which a non-zero current I dyn through the transistor Tdyn flows.
  • the time course of the current I dyn is illustrated in diagram (b) in FIG. 2. Accordingly, the current I dyn initially rises steeply from tO to a relatively high value, and then gradually drops back to zero.
  • a current flow is also brought about from time tO onwards by the bias current generator IG which has been reactivated from then on.
  • the time course of the current I B i as o is illustrated in diagram (c) of FIG. 2. Accordingly, the current I B i as0 gradually increases from tO from zero to the current required for the sense amplifiers to operate properly.
  • This current flow has the effect that current flows with corresponding temporal profiles also occur in the transistors T1 to Tn.
  • the course of the current flowing through the transistor T1 (which is impressed into the associated sense amplifier) is illustrated in diagram (d) of FIG. Accordingly, the current Ißiasi initially rises steeply to a relatively high value from tO, and then gradually drops again to the current which is required for the sense amplifiers to operate properly in the steady state.
  • the device to be supplied by the power generating device does not consist of one or more sense amplifiers, but is any other device.
  • the power generating device is designed to temporarily impress a current which is otherwise reduced in response to certain events into the device in question.
  • the event in response to which the power generation device impresses a current which is otherwise changed compared to the connected device does not have to be the switching of the device in question from an energy-saving mode to the normal mode; it can also be any other event.
  • the peculiarities of the power generation device described above can also be used analogously with voltage generation devices.
  • a voltage generating device is then characterized in that it is designed, in response to predetermined events, to temporarily apply a voltage that is otherwise changed to the device connected to the voltage generating device, the voltage that the voltage generating device in response to the predetermined events to the establish connected facilities, - "only" can be slightly larger or smaller than the voltage that the voltage generating device would apply at the relevant time if the predetermined event had not occurred, or
  • the device to which the voltage generating device applies the voltage generated by it is a current generating device which generates a current whose magnitude depends on the voltage generated by the voltage generating device, such a voltage generating device (and a conventional power generating device) can the same effect can be achieved as with the novel power generation device described above.
  • any other devices can also be connected to the voltage generating device, and of course the events in response to which the voltage generating device generates a voltage that is otherwise changed can be any events.
  • power generation devices and voltage generation devices can be used advantageously for a wide variety of applications. They enable, among other things, but by no means exclusively, that the switching of a circuit or a circuit part can be carried out as quickly as possible from an energy-saving mode into the normal mode.

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Abstract

Die beschriebene Stromerzeugungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie dazu ausgelegt ist, im Ansprechen auf vorbestimmte Ereignisse vorübergehend einen gegenüber sonst veränderten Strom in die an die Stromerzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung einzuprägen; die Spannungserzeugungseinrichtung ist dazu ausgelegt, im Ansprechen auf vorbestimmte Ereignisse vorübergehend eine gegenüber sonst veränderte Spannung an die an die Spannungserzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung anzulegen.

Description

Beschreibung
Stromerzeugungseinrichtung und Spannungserzeugungseinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 14 , d. h .
- eine Stromerzeugungseinrichtung, durch welche in eine daran angeschlossene Einrichtung ein vorbestimmter Strom einpräg- bar ist , bzw.
- Spannungserzeugungseinrichtung, durch welche an eine daran angeschlossene Einrichtung eine vorbestimmte Spannung anlegbar ist.
Solche Vorrichtungen sind seit vielen Jahren in unzähligen Ausführungsformen bekannt und bedürfen keiner näheren Erläuterung .
Sie werden unter anderem, aber bekanntlich bei weitem nicht ausschließlich in integrierten Schaltungen eingesetzt, wo sie entweder die gesamte integrierte Schaltung oder bestimmte Teile der integrierten Schaltung mit Strom oder Spannung versorgen.
In integrierten Schaltungen vorgesehene Stromerzeugungseinrichtungen oder Spannungserzeugungseinrichtungen müssen nicht dauerhaft aktiv sein. Dies kann zwei Gründe haben: entweder, weil die von den Stromerzeugungseinrichtungen oder SpannungserZeugungseinrichtungen erzeugten Ströme bzw.
Spannungen nur zu bestimmten Anlässen (beispielsweise zum Programmieren eines Flash-Speichers) benötigt werden, oder weil die Einrichtungen, die von den Stromerzeugungseinrichtungen oder den Spannungserzeugungseinrichtungen mit Energie versorgt werden, nicht immer in Betrieb sein müssen oder sollen. Schaltungen oder Schaltungsteile, die nicht immer in Betrieb sein müssen oder sollen, werden zu Zeiten, in welchen sie nicht benötigt werden, häufig in eine Energiespar-Betriebsart wie beispielsweise eine sogenannte Sleep-Betriebsart oder eine sogenannte Powerdown-Betriebsart versetzt. In diesen Betriebsarten sind die betreffenden Schaltungen oder Schaltungsteile in einen Zustand versetzt, in welchem sie weniger oder überhaupt keine Energie verbrauchen. Dadurch lassen sich der Energieverbrauch und die Wärmeentwicklung reduzieren.
Zum Versetzen einer Schaltung oder eines Schaltungsteils in eine Energiespar-Betriebsart gibt es verschiedene Möglichkeiten. Vorzugsweise wird hierzu die die betreffende Schaltung oder den betreffenden Schaltungsteil mit Energie versorgende Stromerzeugungseinrichtung oder Spannungserzeugungseinrichtung deaktiviert; dadurch lassen sich der Energieverbrauch und die Wärmeentwicklung maximal reduzieren.
Schaltungen oder Schaltungsteile, die in eine Energiespar- Betriebsart versetzt sind, können bei Bedarf wieder in die
Normal-Betriebsart zurückversetzt werden, in welcher sie, wie die Bezeichnung schon erkennen läßt, normal mit Energie versorgt werden und normal arbeiten.
Die Erfahrung zeigt, daß das Umschalten einer Schaltung oder eines Schaltungsteils von einer Energiespar-Betriebsart in die Normal-Betriebsart eine gewisse Zeit dauert. Das bedeutet, daß nach der Veranlassung des Umschaltens der Betriebsart mehr oder weniger lange gewartet werden muß, bis die betreffende Schaltung bzw. der betreffende Schaltungsteil wie gewohnt verwendet werden kann.
Da häufig nicht im voraus feststeht, ob und gegebenenfalls wann eine Schaltung oder ein Schaltungsteil in die Normal- Betriebsart zurückversetzt werden muß, wird das Umschalten im allgemeinen erst zu dem Zeitpunkt veranlaßt, zu dem die betreffende Schaltung oder der betreffende Schaltungsteil benö- tigt wird. Weil danach aber noch gewartet werden muß, bis das Umschalten in die Normal-Betriebsart abgeschlossen ist (bis die betreffende Schaltung bzw. der betreffende Schaltungsteil wieder bestimmungsgemäß arbeitet bzw. arbeiten kann) , ist das Umschalten in die Normal-Betriebsart mit einer mehr oder weniger lange Pause verbunden, während welcher die die betreffende Schaltung oder den betreffenden Schaltungsteil enthaltende integrierte Schaltung nicht oder jedenfalls nicht mit maximaler Leistung arbeiten kann.
Dies ist verständlicherweise ein Nachteil.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, durch welche das Umschalten einer Schaltung oder eines Schaltungsteils von einer Energiespar- Betriebsart in die Normal-Betriebsart beschleunigt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
- durch die Verwendung einer Stromerzeugungseinrichtung, die sich durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beanspruchten Merkmale auszeichnet, bzw.
- durch die Verwendung einer Spannungserzeugungseinrichtung, die sich durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 14 beanspruchten Merkmale auszeichnet,
gelöst.
Gemäß den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 14
- zeichnet sich die erfindungsgemäße Stromerzeugungseinrichtung dadurch aus, daß sie dazu ausgelegt ist, im Ansprechen auf vorbestimmte Ereignisse vorübergehend einen gegenüber sonst veränderten Strom in die an die Stromerzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung einzuprägen, und - zeichnet sich die erfindungsgemäße Spannungserzeugungseinrichtung dadurch aus, daß sie dazu ausgelegt ist, im Ansprechen auf vorbestimmte Ereignisse vorübergehend eine gegenüber sonst veränderte Spannung an die an die
Spannungserzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung anzulegen.
Solche Stromerzeugungseinrichtungen und Spannungserzeugungs- einrichtungen ermöglichen es, daß die Schaltung oder der Schaltungsteil, die bzw. der dadurch mit Energie versorgt wird, nach der Veranlassung des Umschaltens von einer Energiespar-Betriebsart in die Normal-Betriebsart kurzzeitig mit einem Strom bzw. einer Spannung versorgt wird, die das Erreichen der Normal-Betriebsart beschleunigt.
Daß eine Schaltung oder ein Schaltungsteil während des Betriebsartwechsels mit einem Strom bzw. mit einer Spannung versorgt wird, der bzw. die höher oder niedriger ist als der Strom bzw. die Spannung, den bzw. die die Stromerzeugungseinrichtung bzw. die Spannungserzeugungseinrichtung einprägen bzw. anlegen würde, wenn ihr nicht signalisiert werden würde, daß gerade ein Betriebsartwechsel durchgeführt wird, erweist sich in zweifacher Hinsicht als vorteilhaft: einerseits kann dadurch der herkömmlichen Strom- und Spannungserzeugungs- einrichtungen anhaftende Mangel behoben werden, daß diese nach deren Einschalten nicht gleich die Ströme und Spannungen liefern, die sie im eingeschwungenen Normalbetrieb liefern, und andererseits können die Stromerzeugungseinrichtungen und Spannungserzeugungseinrichtungen dadurch während des
Betriebsartwechsels sogar Ströme und Spannungen liefern, die absichtlich höher oder niedriger sind die im eingeschwungenen Normalbetrieb der Strom- und Spannungserzeugungseinrichtungen erzeugten Ströme und Spannungen.
Dadurch kann erreicht werden, daß die betreffende Schaltung bzw. der betreffende Schaltungsteil schneller in den Zustand gelangt, den er einnehmen muß, um normal zu arbeiten. Insbesondere ist es dadurch möglich, daß die in der umzuschaltenden Schaltung bzw. die im umzuschaltenden Schaltungsteil vorhandenen Kapazitäten, einschließlich parasitärer Kapazitä- ten wie Leitungs-Kapazitäten (Kapazitäten, die durch die in der Schaltung bzw. in dem Schaltungsteil vorhandenen Leitungen gebildet werden) und Gate-Kapazitäten (Kapazitäten an Gate-Anschlüssen von Feldeffekttransistoren) schneller so aufgeladen, entladen, oder umgeladen werden, wie es für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Schaltung bzw. des Schaltungsteils erforderlich ist. Darüber hinaus kann durch geeignete Ströme und Spannungen an den Source- und/oder Drain- Anschlüssen von Feldeffekttransistoren erreicht werden, daß sich in den betreffenden Feldeffekttransistoren schneller ein leitender Kanal ausbildet.
Durch die Verwendung von wie beansprucht ausgebildeten Stromerzeugungseinrichtungen oder Spannungserzeugungseinrichtungen und eine geeignete Ansteuerung desselben läßt sich das U - schalten einer Schaltung oder eines Schaltungsteils von einer Energiespar-Betriebsart in die Normal-Betriebsart maximal schnell durchführen. Es ist sogar möglich, daß die umzuschaltende Schaltung bzw. der umzuschaltende Schaltungsteil sofort (schon im nächsten Takt) wie gewohnt verwendet werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der folgenden Beschreibung, und den Figuren entnehmbar .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie- len unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der nachfolgend näher be- schriebenen Stromerzeugungseinrichtung, und Figur 2 Zeitdiagramme zur Veranschaulichung der sich in der Stromerzeugungseinrichtung gemäß Figur 1 einstellenden Verhältnisse.
Die im folgenden näher beschriebene Stromerzeugungseinrichtung und die im folgenden näher beschriebene Spannungserzeugungseinrichtung sind Bestandteil einer integrierten Schaltung. Die integrierte Schaltung ist im betrachteten Beispiel ein MikroController; die beschriebene Stromerzeugungseinrich- tung und Spannungserzeugungseinrichtung werden im betrachteten Beispiel dazu verwendet, Leseverstärker zum Auslesen eines im Mikrocontroller vorgesehenen Speichers (eines embedded memory) mit Energie zu versorgen.
Es sei jedoch bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß hierauf keine Einschränkung besteht. Die beschriebene Stromerzeugungseinrichtung und die beschriebene Spannungserzeugungseinrichtung können auch in beliebigen anderen integrierten Schaltungen und auch außerhalb von integrierten Schaltungen eingesetzt und zur Versorgung beliebiger Einrichtungen innerhalb und außerhalb von integrierten Schaltungen verwendet werden.
Die beschriebene Stromerzeugungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie dazu ausgelegt ist, im Ansprechen auf vorbestimmte Ereignisse vorübergehend einen gegenüber sonst veränderten Strom in die an die Stromerzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung einzuprägen.
Die beschriebene Spannungserzeugungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie dazu ausgelegt ist, im Ansprechen auf vorbestimmte Ereignisse vorübergehend eine gegenüber sonst veränderte Spannung an die an die Spannungserzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung anzulegen.
Diese Besonderheiten werden im betrachteten Beispiel dazu verwendet, um die durch die Stromerzeugungseinrichtung bzw. die Spannungserzeugungseinrichtung mit Energie zu versorgende Einrichtung möglichst schnell von einer Energiespar-Betriebsart wie beispielsweise der sogenannten Sleep-Betriebsart oder der sogenannten Powerdown-Betriebsart in die Normal-Betriebs- art zu bringen. Die Besonderheiten der beschriebenen Stromerzeugungseinrichtung und der beschriebenen Spannungsversorgungseinrichtung lassen sich aber auch für andere Zwecke vorteilhaft einsetzen, beispielsweise um die mit Energie zu versorgende Einrichtung nach dem Einschalten des Systems schneller in einen betriebsbereiten Zustand zu bringen.
Die beschriebene Stromerzeugungseinrichtung ist in Figur 1 dargestellt. Die gezeigte Anordnung umfaßt einen Biasstrom- generator IG, PMOS-Transistoren TO bis Tn, einen NMOS-Tran- sistor Tdyn, einen Kondensator C, und einen Widerstand R.
Der Biasstromgenerator IG erzeugt einen Strom IBiasθ welcher auf die im folgenden noch näher beschriebene Art und Weise durch die zu einem Stromspiegel verschalteten Transistoren TO bis Tn in Biasströme IBiasi bis IBiasn umgesetzt wird. Die Bias- ströme IBiasi bis IBiasn sind die Ströme, die in die in den Figuren nicht gezeigten Leseverstärker des betrachteten Mikro- controllers eingeprägt werden, und über welche diese mit der für ihren Betrieb erforderlichen Energie versorgt werden.
Der Biasstromgenerator IG ist in Reihe zum Transistor TO geschaltet. Dadurch wird der Transistor TO von dem vom Biasstromgenerator erzeugten Strom IBiaso durchflössen. Ein Stromfluß durch den Transistor TO bewirkt, daß auch durch die mit dem Transistor TO zu einem Stromspiegel verschalteten Transistoren Tl bis Tn Ströme fließen, und zwar die vorstehend bereits erwähnten Ströme IBiasι bis IBiasn- Die Größe der Ströme IBiasi bis IBiaSn hängt von den W/L-Verhältnissen ab, das der Transistor TO und die Transistoren Tl bis Tn auf- weisen. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß die Ströme Ißiasi bis IBiasn nicht vom Biasstromgenerator IG stammen; diese Ströme stammen aus Versorgungsleitungen VI und V2 , die von einer in den Figuren nicht gezeigten, anderen Energiequelle mit einem positiven Potential VDD (VI) und einem neutralen oder negativen Potential VSS (V2) beaufschlagt werden.
Im normalen Betrieb der Anordnung haben die Ströme IBiasι bis Ißiasn eine von Null verschiedene, konstante Größe; wenn die durch diese Ströme mit Energie zu versorgenden Einrichtungen (die Leseverstärker) in die vorstehend bereits erwähnte Energiespar-Betriebsart versetzt sind, sind die Ströme IBiaso bis Ißiasn gleich Null.
Wenn die Leseverstärker von der Energiespar-Betriebsart in die Normal-Betriebsart umgeschaltet werden, wird der (während der Energiespar-Betriebsart deaktivierte) Biasstromgenerator IG aktiviert. Dabei steigt der vom Biasstromgenerator erzeugte Strom IBiaso jedoch nicht sprungartig, sondern nur sehr allmählich auf die Größe an, die er für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Leseverstärker haben müßte. Dies ist in Bild (c) der nachfolgend noch näher beschriebenen Figur 2 gezeigt. Ohne die nachfolgend näher beschriebenen Besonderheiten der betrachteten Stromerzeugungseinrichtung hätten die Ströme IBiasi bis Ißiasn einen ähnlichen Verlauf, was zu Folge hätte, daß es relativ lange dauert, bis sich die Leseverstärker im betriebsbereiten Zustand befinden.
Bei der betrachteten Stromerzeugungseinrichtung wird dies durch die im folgenden näher beschriebenen Besonderheiten vermieden. Diese Besonderheiten bestehen in einem zusätzlichen Schaltungsteil, durch welchen auf den durch den Transistor TO fließenden Strom, und damit auch auf die durch die Transistoren Tl bis Tn in die daran angeschlossenen Einrich- tungen eingeprägten Ströme IBiasi bis IBiasn Einfluß genommen werden kann. Dieser zusätzliche Schaltungsteil sorgt im betrachteten Beispiel dafür, daß der (von dem vom Biasstromgenerator IG erzeugten Strom IBiaso durchflossene) Transistor TO beim Auftreten vorbestimmter Ereignisse zusätzlich von einem nicht vom Biasstromgenerator IG generierten Strom durchflössen wird.
Das Fließen des zusätzlichen Stromes wird durch ein Durchschalten einer Schalteinrichtung bewirkt, die zum Transistor TO, der von dem vom Biasstromgenerator IG generierten und dem zusätzlichen Strom durchflössen wird, in Reihe geschaltet ist, und deren Betätigung das Öffnen und Schließen eines den Transistor und die Schalteinrichtung enthaltenden Stromkreises bewirkt.
Die besagte Schalteinrichtung wird im betrachteten Beispiel durch einen parallel zum Biasstromgenerator IG vorgesehenen Transistor gebildet. Dieser Transistor ist der eingangs bereits erwähnte Transistor Tdyn.
Wenn und so lange der Transistor Tdyn so angesteuert wird, daß er leitet, fließt durch ihn ein (den Versorgungsleitungen VI und V2 entnommener) Strom Idyn- Da der Transistor Tdyn in Reihe zum Transistor TO geschaltet ist, wird auch dieser vom Strom Iάyn durchflössen. Der Transistor TO wird mithin von einem Strom durchflössen, der der Summe der Ströme IBias0 + Idyn entspricht.
Der Transistor Tdyn wird durch ein Signal gesteuert, welches die Ereignisse signalisiert, im Ansprechen auf welche in die an die Stromerzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung (die Leseverstärker) ein gegenüber sonst veränderter Strom einzuprägen ist.
Dieses Signal ist im betrachteten Beispiel ein die Betriebsart der an die Stromerzeugungseinrichtung angeschlossenen Einrichtung anzeigendes Powerdown-Signal PWD\ und wird dem Gateanschluß des Transistors Tdyn über einen Hochpaß zugeführt; der Hochpaß wird im betrachteten Beispiel durch den bereits erwähnten Kondensator C und den ebenfalls bereits erwähnten Widerstand R gebildet.
Das Powerdown-Signal PWD\ hat im betrachteten Beispiel den Pegel 0, wenn sich die Leseverstärker in der Energiespar- Betriebsart befinden, und hat den Pegel 1, wenn sich die Leseverstärker in der Normal-Betriebsart befinden.
Der Transistor Tdyn und der diesem vorgeschaltete Hochpaß sind so angeordnet und dimensioniert, daß "nur" kurzzeitig nach der Veranlassung des Umschaltens der Leseverstärker von der Energiespar-Betriebsart in die Normal-Betriebsart ein Strom Iάyn fließt, und daß der Strom Idyn zu allen anderen Zeiten Null ist.
Wenn und so lange sich der Pegel des Powerdown-Signals PWD\ nicht ändert, blockt der Hochpaß das Signal ab, wodurch der Transistor unabhängig vom Pegel des Powerdown-Signals PWD\ sperrt .
Dies ändert sich, wenn die in der Energiespar-Betriebsart befindlichen Leseverstärker in die Normal-Betriebsart versetzt werden. Dies möge im betrachteten Beispiel zu einem Zeitpunkt tO der Fall sein.
Dann springt zum Zeitpunkt tO das Powerdown-Signal PWD\ vom Pegel 0 auf den Pegel 1. Dies ist in Diagramm (a) von Figur 2 dargestellt.
Durch den dem Gateanschluß des Transistors Tdyn vorgeschalteten Hochpaß wird bewirkt, daß das Powerdown-Signal PWD\ kurzzeitig an den Gateanschluß des Transistors Tdyn gelangen kann. Dies wiederum hat zur Folge, daß der Transistor Tdyn vorübergehend in den leitenden Zustand versetzt wird, wodurch ein von Null verschiedener Strom Idyn durch den Transistor Tdyn fließt. Der zeitliche Verlauf des Stromes Idyn ist in Diagramm (b) von Figur 2 veranschaulicht. Demnach steigt der Strom Idyn ab tO zunächst steil auf einen relativ hohen Wert an, und fällt dann allmählich wieder auf den Wert Null ab.
Unabhängig davon wird ab dem Zeitpunkt tO auch durch den von da an wieder aktivierten Biasstromgenerator IG ein Stromfluß, genauer gesagt ein Fließen von IBiaso bewirkt. Der zeitliche Verlauf des Stromes IBiaso ist in Diagramm (c) von Figur 2 veranschaulicht. Demnach steigt der Strom IBias0 ab tO vom Wert Null allmählich auf den Strom an, der für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Leseverstärker erforderlich ist.
Der Transistor TO wird nun von einem Strom durchflössen, der der Summe der Ströme IBiaso + Idyn entspricht. Dieser Stromfluß bewirkt, daß sich auch in den Transistoren Tl bis Tn Stromflüsse mit entsprechenden zeitlichen Verläufen einstellen. Der Verlauf des durch den Transistor Tl fließenden (dem in den zugeordneten Leseverstärker eingeprägten) Stromes ist in Diagramm (d) von Figur 2 veranschaulicht. Demnach steigt der Strom Ißiasi ab tO zunächst steil auf einen relativ hohen Wert an, und fällt dann allmählich wieder auf den Strom ab, der im eingeschwungenen Zustand der Leseverstärker für einen ordnungsgemäßen Betrieb derselben erforderlich ist.
Dadurch, daß - anders als bei herkömmlichen Stromerzeugungseinrichtungen - nach der Veranlassung des Umschaltens einer Schaltung oder eines Schaltungsteils von der Energiespar- Betriebsart in die Normal-Betriebsart nicht etwa zunächst ein Strom fließt der kleiner ist als der Strom, der im eingeschwungenen Zustand der Leseverstärker für einen ordnungsgemäßen Betrieb derselben erforderlich ist, sondern ein Strom fließt der größer ist als der Strom, der im eingeschwungenen Zustand der Leseverstärker für einen ordnungsgemäßen Betrieb derselben erforderlich ist, können die Leseverstärker erheblich schneller in einen betriebsbereiten Zustand versetzt werden als es bisher der Fall ist. Durch den höheren Strom ist es insbesondere möglich, in den Leseverstärkern vorhandene Kapazitäten einschließlich parasitärer Kapazitäten wie beispielsweise Leitungskapazitäten und Gate-Kapazitäten schneller so aufzuladen, zu entladen oder umzuladen, wie es für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Leseverstärker erforderlich ist. Darüber hinaus kann dadurch auch ein schnellerer Kanalaufbau in den Feldeffekttransistoren erreicht werden.
Entsprechendes gilt selbstverständlich auch für den Fall, daß die durch die Stromerzeugungseinrichtung zu versorgende Einrichtung nicht aus einem oder mehreren Leseverstärkern besteht, sondern eine beliebige andere Einrichtung ist.
Je nach den Eigenschaften der an die Stromerzeugungseinrich- tung angeschlossenen Einrichtung kann es sich auch als vorteilhaft erweisen, wenn die Stromerzeugungseinrichtung dazu ausgelegt ist, im Ansprechen auf bestimmte Ereignisse vorübergehend einen gegenüber sonst verringerten Strom in die betreffende Einrichtung einzuprägen.
Das Ereignis, im Ansprechen auf welches die Stromerzeugungseinrichtung einen gegenüber sonst veränderten Strom in die daran angeschlossene Einrichtung einprägt, muß nicht das Umschalten der betreffenden Einrichtung von einer Energiespar- Betriebsart in die Normal-Betriebsart sein; es kann sich auch um ein beliebiges anderes Ereignis handeln.
Die Besonderheiten der vorstehend beschriebenen Stromerzeu- gungseinrichtung können analog auch bei Spannungserzeugungs- einrichtungen zum Einsatz kommen. Eine solche Spannungserzeugungseinrichtung zeichnet sich dann dadurch aus, daß sie dazu ausgelegt ist, im Ansprechen auf vorbestimmte Ereignisse vorübergehend eine gegenüber sonst veränderte Spannung an die an die Spannungserzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung anzulegen, wobei die Spannung, die die Spannungserzeugungseinrichtung im Ansprechen auf die vorbestimmten Ereignisse an die daran angeschlossenen Einrichtungen anlegt, - "nur" etwas größer oder kleiner sein kann als die Spannung, die die Spannungserzeugungseinrichtung zum betreffenden Zeitpunkt anlegen würde, wenn das vorbestimmte Ereignis nicht aufgetreten wäre, oder
- sogar größer oder kleiner sein kann als die Spannung, die die Spannungserzeugungseinrichtung im eingeschwungenen Zustand an die Einrichtung anlegt.
Wie eine vorübergehend gegenüber sonst veränderte Spannung erzeugbar ist, ist dem Fachmann klar und bedarf keiner näheren Erläuterung.
Wenn die Einrichtung, an welche die von der Spannungserzeugungseinrichtung die von ihr erzeugte Spannung anlegt, eine Stromerzeugungseinrichtung ist, welche einen Strom erzeugt, dessen Größe von der von der Spannungserzeugungseinrichtung erzeugten Spannung abhängt, so kann durch eine solche Spannungserzeugungseinrichtung (und eine herkömmliche Stromerzeugungseinrichtung) die selbe Wirkung erzielt werden wie mit der vorstehend beschriebenen neuartigen Stromerzeugungseinrichtung.
Selbstverständlich können an die Spannungserzeugungseinrichtung auch beliebige andere Einrichtungen angeschlossen werden, und selbstverständlich können die Ereignisse, im Ansprechen auf welche die Spannungserzeugungseinrichtung eine gegenüber sonst veränderte Spannung erzeugt, beliebige Ereig- nisse sein.
Wie beschrieben oder ähnlich aufgebaute Stromerzeugungseinrichtungen und Spannungserzeugungseinrichtungen lassen sich für die unterschiedlichsten Anwendungen vorteilhaft ein- setzen. Sie ermöglichen es unter anderem, aber bei weitem nicht ausschließlich, daß sich das Umschalten einer Schaltung oder eines Schaltungsteils von einer Energiespar-Betriebsart in die Normal-Betriebsart maximal schnell durchführen läßt.

Claims

Patentansprüche
1. Stromerzeugungseinrichtung, durch welche in eine daran angeschlossene Einrichtung ein vorbestimmter Strom einprägbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stromerzeugungseinrichtung dazu ausgelegt ist, im Ansprechen auf vorbestimmte Ereignisse vorübergehend einen gegenüber sonst veränderten Strom in die an die Strom- erzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung einzuprägen.
2. Stromerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die vorbestimmten Ereignisse das Versetzen der an die Stromerzeugungseinrichtung angeschlossenen Einrichtung von einer Energiespar-Betriebsart in die Normal-Betriebsart umfassen.
3. Stromerzeugungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die an die Stromerzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung einen oder mehrere Lesevestärker zum Auslesen von in einer Speichereinrichtung gespeicherten Daten umfaßt.
4. Stromerzeugungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Strom, den die Stromerzeugungseinrichtung im Ansprechen auf die vorbestimmten Ereignisse in die daran an- geschlossene Einrichtung einprägt, vorübergehend größer oder kleiner ist als der Strom, den die Stromerzeugungseinrichtung zum betreffenden Zeitpunkt einprägen würde, wenn das vorbestimmte Ereignis nicht aufgetreten wäre.
5. Stromerzeugungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Strom, den die Stromerzeugungseinrichtung im Ansprechen auf die vorbestimmten Ereignisse in die daran angeschlossene Einrichtung einprägt, vorübergehend größer oder kleiner ist als der Strom, den die Stromerzeugungseinrichtung im eingeschwungenen Zustand in die Einrichtung einprägt.
6. Stromerzeugungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß diese einen Stromgenerator (IG) enthält, der einen bestimmten Strom (IBiaso) generiert.
7. Stromerzeugungseinrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß diese einen Transistor (TO) enthält, der so mit dem Stromgenerator (IG) verschaltet ist, daß er von dem vom Stromgenerator generierten Strom (IBiaso) durchflössen wird.
8. Stromerzeugungseinrichtung nach Anspruch 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß diese neben dem Transistor (TO), der von dem vom Stromgenerator (IG) generierten Strom (IBiaso) durchflössen wird, einen oder mehrere weitere Transistoren (Tl-Tn) enthält, die von nicht vom Stromgenerator generierten Strömen (IBiasι - Ißiasn) durchflössen werden, wobei der Transistor (TO) , der von dem vom Stromgenerator generierten Strom durchflössen wird, und die weiteren Transistoren (Tl-Tn) so aufgebaut, dimensioniert und verschaltet sind, daß die Ströme, von welchen sie durchflössen werden, in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen, und wobei die Ströme (Ißiasι - Ißiasn) von welchen die weiteren Transistoren (Tl-Tn) durchflössen werden, diejenigen Ströme sind, die in die an die Stromerzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung eingeprägt werden.
9. Stromerzeugungseinrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Transistor (TO), der von dem vom Stromgenerator (IG) generierten Strom (IBiaso) durchflössen wird, und die weiteren Transistoren (Tl-Tn) , durch welche ein Strom (IBiasι - Ißiasn) in die an die Stromerzeugungseinrichtung angeschlossene Ein- richtung eingeprägt wird, zu einem Stromspiegel verschaltet sind.
10. Stromerzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß diese so aufgebaut ist, daß der Transistor (TO), der von dem vom Stromgenerator (IG) generierten Strom (IBiaso) durchflössen wird, beim Auftreten eines vorbestimmten Ereignisses zusätzlich von einem nicht vom Stromgenerator generierten Strom (Idyn) durchflössen wird.
11. Stromerzeugungseinrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Fließen des zusätzlichen Stromes (Idyn) durch ein Durchschalten einer Schalteinrichtung (Tdyn) bewirkt wird, das zu dem Transistor (T0) , der von dem vom Stromgenerator (IG) generierten und dem zusätzlichen Strom durchflössen wird, in Reihe geschaltet ist, und dessen Betätigung das
Öffnen und Schließen eines den Transistor (T0) und die Schalteinrichtung (Tdyn) enthaltenden Stromkreises bewirkt.
12. Stromerzeugungseinrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schalteinrichtung (Tdyn) ein Transistor ist, dessen Gateanschluß mit einem Signal (PWD\) beaufschlagt wird, welches die Ereignisse signalisiert, im Ansprechen auf welche in die an die Stromerzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung ein gegenüber sonst veränderter Strom einzuprägen ist.
13. Stromerzeugungseinrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das die Schalteinrichtung (Tdyn) steuernde Signal (PWD\) über einen Hochpaß (C, R) oder einen Tiefpaß an die Schalteinrichtung angelegt wird.
14. Spannungserzeugungseinrichtung, durch welche an eine daran angeschlossene Einrichtung eine vorbestimmte Spannung anlegbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spannungserzeugungseinrichtung dazu ausgelegt ist, im Ansprechen auf vorbestimmte Ereignisse vorübergehend eine gegenüber sonst veränderte Spannung an die an die Spannungserzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung anzulegen.
15. Spannungserzeugungseinrichtung nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die vorbestimmten Ereignisse das Versetzen der an die Spannungserzeugungseinrichtung angeschlossenen Einrichtung von einer Energiespar-Betriebsart in die Normal-Betriebsart umfassen.
16. Spannungserzeugungseinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die an die Spannungserzeugungseinrichtung angeschlossene Einrichtung eine Stromerzeugungseinrichtung ist, welche einen Strom erzeugt, dessen Größe von der von der Spannungserzeugungseinrichtung zugeführten Spannung abhängt.
17. Spannungserzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spannung, die die Spannungserzeugungseinrichtung im Ansprechen auf die vσrbestimmten Ereignisse an die daran angeschlossene Einrichtung anlegt, vorübergehend größer oder kleiner ist als die Spannung, die die Spannungserzeugungs- einrichtung zum betreffenden Zeitpunkt anlegen würde, wenn das vorbestimmte Ereignis nicht aufgetreten wäre.
18. Spannungserzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spannung, die die Spannungserzeugungseinrichtung im Ansprechen auf die vorbestimmten Ereignisse an die daran angeschlossene Einrichtung anlegt, vorübergehend größer oder kleiner ist als die Spannung, die die Spannungserzeugungseinrichtung im eingeschwungenen Zustand an die Einrichtung anlegt .
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