NL9000544A

NL9000544A - Schrijf-erkenningscircuit bevattende schrijfdetector en bistabiel element voor vier-fase hand-shake signalering.

Info

Publication number: NL9000544A
Application number: NL9000544A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1991-10-01
Also published as: DE69113656D1; JP3133089B2; JPH04219853A; KR910017760A; DE69113656T2; US5280596A; EP0445880B1; EP0445880A1; KR0185407B1

Description

Schrijf-erkenningscircuit bevattende schrijfdetector en bistabiel element voor vier-fase hand-shake signalering.

De uitvinding heeft betrekking op een schrijf-erkenningscircuit bevattende een schrijfdetector met twee schrijf-ingangen, met twee complementaire ingangen en met een erkenningsuitgang en een bistabiel element met twee ingangen die respectievelijk de twee schrijfingangen van de schrijfdetector vormen en met twee uitgangen die kruiselings gekoppeld zijn met de complementaire ingangen van de schrijfdetector voor het afgeven van twee complementaire signalen aan de twee complementaire ingangen van de schrijfdetector in responsie op een schrijfsignaal op één der twee schrijf-ingangen.

Een dergelijk schrijf-erkenningscircuit is bekend uit Europese octrooiaanvrage 0 329 233 (PHQ 88.005). Aan de twee schrijfingangen van het schrijf-erkenningscircuit wordt de Boolean waarde van één variable toegevoegd: op één schrijfingang wordt de waarde "TRÜE" en op de andere schrijfingang de waarde "FALSE" aangeboden. Dit wordt ook wel "Double-Rail Encoding" genoemd.

Het afgeven van een erkenningssignaal in responsie op een schrijfsignaal op een schrijfingang maakt dit schrijf-erkenningscircuit zeer geschikt voor toepassing in vertragings-ongevoelige schakelingen, die bij elke combinatie van vertragingen van individuele poorten en verbindingen werken. In vertragings-ongevoelige schakelingen vindt communicatie plaats door middel van veranderingen in de signaalwaarden op de draden tussen de ingangen en uitgangen (bijvoorbeeld de schrijfingangen en erkenningsuitgang van het schrijf-erkenningscircuit) . De vertragingsongevoeligheid wordt bereikt door vastliggende causaliteit relaties tussen de signaalveranderingen.

Het nadeel van "Double-rail Encoding" is dat twee draden in plaats van één draad gebruikt worden om de twee signaalwaarden van een 1-bit variable over te zenden. Het gebruik van twee draden heeft echter als voordeel dat er sprake is van impliciete referentie, namelijk de spanning op de ene draad is hoog ten opzichte van de spanning op de andere draad en op die wijze is de signaalwaarde van de variable eenduidig vastgelegd. Bij gebruik van één draad is er geen referentiepunt en daardoor kunnen spanningvariaties op de draad de signaalwaarde van de variable beïnvloeden. Spanningvariaties kunnen natuurlijk ook bij "Double-rail Encoding" optreden, maar aangezien zij op beide draden tegelijk dan aanwezig zijn, hebben spanningvariaties geen of geen grote invloed op de impliciete referentie tussen de spanningen op de twee draden.

Bij "Double-rail Encoding" is het schrijf-erkenningscircuit niet afhankelijk van de klokfrequentie, waardoor het mogelijk is dat het circuit sneller kan functioneren dan wanneer het circuit wel afhankelijk zou zijn van de klokfrequentie. Verder wordt opgemerkt dat het gebruik van twee draden weliswaar oppervlakte kost, maar dat schakelingen, componenten en draden die benodigd zijn voor aansturing met een klokfrequentie niet meer nodig zijn. In zijn geheel genomen kan dit oppervlakte besparend werken.

Afhankelijk van welke schrijfingang de logische waarde "1" heeft, heeft de variabele de boolean waarde "TRUE" of "FALSE". Tijdens de rusttoestand hebben de schrijfsignalen op de schrijfingangen dezelfde logische waarde (bijvoorbeeld "0"). Wanneer één der twee schrijfsignalen vanuit de rusttoestand van waarde "0" naar logische waarde "1" verandert, verandert het erkenningssignaal op de erkenningsuitgang eveneens van waarde van "0" naar "1". Het erkenningssignaal geeft aan dat het schrijfsignaal door het circuit verwerkt is en dat het schrijfsignaal weer de vorige waarde kan aannemen. Het erkenningssignaal geeft verder aan dat een verandering is opgetreden in één der schrijfsignalen, maar geeft geen informatie over welke schrijfingang het betreft. Vervolgens wordt weer naar de rusttoestand teruggekeerd, met als gevolg dat het erkenningssignaal eveneens de oorspronkelijke logische waarde verkrijgt.

De bovenbeschreven procedure geldt voor beide schrijfsignalen en wordt "vier-fase hand-shake signalering" genoemd.

De huidige uitvoering van de schrijfdetector in het schrijf-erkenningscircuit volgens de stand der techniek kan met 10 transistoren uitgevoerd worden. De uitvinding beoogt een schrijfdetector te verschaffen die met minder dan 10 transistoren is uitgevoerd.

Het schrijf-erkenningscircuit volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de schrijfdetector een serieschakeling van twee schakelelementen bevat waarbij elk schakelelelement voorzien is van een eerste uiteinde, een tweede uiteinde en een stuuringang, welke eerste uiteinden respectievelijk de twee schrijf-ingangen van de schrijfdetector vormen, welke tweede uiteinden met elkaar verbonden zijn en gezamelijk de erkenningsuitgang vormen en waarbij de stuuringangen de twee complementaire ingangen van de schrijfdetector vormen.

Het inzicht in de uitvinding berust op het feit dat de schrijfsignalen nooit tegelijk de geïnverteerde waarden van rusttoestand-waarden hebben. Tevens berust inzicht op het complementair zijn van de uitgangssignalen van het bistabiel element, zodat de schakelelementen niet tegelijk geleiden. De schakelelementen worden bijvoorbeeld ieder uitgevoerd met een transistor.

Een uitvoering van het schrijferkenningscircuit volgens de uitvinding is gekenmerkt doordat elk schakelelement óf een n-MOS transistor met een stuuringang bevat welke stuuringang de stuuringang van het schakelelement vormt óf een p-MOS transistor met een invertor bevat waarvan de invertoringang de stuuringang van het schakelelement vormt en waarvan de invertoruitgang aangesloten is op een stuuringang van de p-MOS transitor, en dat het bistabiel element twee NOR-poorten bevat met elk twee ingangen en een uitgang die de ingangen en de uitgangen van het bistabiel element vormen.

Wanneer het schrijf-erkenningscircuit vanuit de rusttoestand naar een andere toestand (state) overgaat kunnen de uitgangssignalen van het bistabiel element tijdens deze korte transitieperiode tegelijk dezelfde logische waarde hebben, namelijk "0". Vanwege deze logische waarde "0" geleiden beide transistoren niet en zal ook geen gelijkstroom gaan lopen, zodat er geen kans is op beschadiging van het circuit.

Ook kan een uitvoering van het schrijferekenningscircuit gekenmerkt zijn doordat elk schakelelement óf een p-MOS transistor met een stuuringang bevat welke stuuringang de stuuringang van het schakelelement vormt óf een n-MOS transistor met een invertor bevat waarvan de invertoringang de stuuringang van het schakelelement vormt en waarvan de invertoruitgang aangesloten is op een stuuringang van de n-MOS transitor, en dat het bistabiel element twee NAND-poorten bevat met elk twee ingangen en een uitgang die de ingangen en de uitgangen van het bistabiel element vormen.

In dit geval kunnen de uitgangssignalen van het bistabiel element tijdens de transitieperiode tegelijk de logische waarde "1" hebben. Ook nu zal geen gelijkstroom lopen aangezien de transitoren niet geleiden.

Het voordeel van het schrijf-erkenningscircuit volgens de uitvinding is dat het circuit minder oppervlakte kost en dat de transmissie van de signalen door het circuit sneller is dan met het circuit volgens de stand der techniek.

De uitvinding en haar voordelen zullen thans nader worden toegelicht in de beschrijving aan de hand van de tekeningen. Daarbij toont:

Figuur 1: een schematisch uitvoeringsbeeld van een schrijf-erkenningscircuit bevattende een schrijfdetector en een bistabiel element volgens de stand der techniek;

Figuur 2: een uitvoeringsvoorbeeld van de schrijfdetector in figuur 1 op transistorniveau;

Figuur 3: een eerste uitvoeringsvoorbeeld van het schrijf-erkenningscircuit volgens de uitvinding;

Figuur 4: een tweede uitvoeringsvoorbeeld van het schrijf-erkenningscircuit volgens de uitvinding;

Figuur 5: een derde uitvoeringsvoorbeeld van het schrijf-erkenningscircuit volgens de uitvinding;

Figuur 6: een vierde uitvoeringsvoorbeeld van het schrijf-erkenningscircuit volgens de uitvinding.

In figuur 1 is schematisch een schrijf-erkenningscircuit 1 volgens de stand der techniek weergegeven. Het schrijf-erkenningscircuit 1 bevat een schrijfdetector 2 en een bistabiel element 3 die met elkaar verbonden zijn. De schrijfdetector 2 is voorzien van twee schrijfingangen 4 en 5, twee complementaire ingangen 11 en 12, en een erkenningsuitgang 6. De schrijfdetector 2 bevat twee AND-poorten 9 en 10 die via een NOR-poort en een invertor met erkenningsuitgang 6 verbonden zijn. De AND-poorten 9 en 10 hebben elk twee ingangen die schrijfingangen 4, 5 en de complementaire ingangen 11,12 van de schrijfdetector 2 vormen.

Het bistabiel element 3 bevat twee NOR-poorten 13 en 14, die elk voorzien zijn van een eerste en een tweede ingang en respectievelijk voorzien zijn van uitgangen 7 en 8. De uitgangen 7 en 8 zijn kruiselings verbonden met respectievelijk de tweede ingangen van NOR-poorten 14 en 13, en met respectievelijk de complementaire ingangen 12 en 11 van AND-poorten 10 en 9. De schrijfingangen 4 en 5 zijn respectievelijk verbonden met de eerste ingang van NOR-poorten 13 en 14.

Dit schrijf-erkenningscircuit 1 is geschikt voor toepassing van de vier-fase hand-shake signalering (four-phase hand-shake signalling). Het signaalgedrag van de signalen wO, w1 en wa op respectievelijk de schrijfingangen 4 en 5 en de erkenningsuitgang 6 wordt uitgedrukt met de volgende uitdrukking waarbij qO en q1 respectievelijk de uitgangssignalen op uitgangen 7 en 8 zijn.

{ ( [wO]; qOJ', qlf; [-qO o q1]; waf ; [-wO]; wa | ([wl]; qO ΐ , q1^ ; [qO o -q1]; wa^t ; [-w1]; wa } *

Als begintoestand van het schrijf-erkenningscircuit 1 worden de volgende waarden aangenomen: WO : = FALSE, w1 : = FALSE, wa : = FALSE (qO o -q1) + (-qO o q1).

In de onder- en bovenstaande uitdrukkingen wordt "FALSE" met een lage spanning en "TRUE" met een hoge spanning geassocieerd. Verder geldt bij deze uitdrukkingen het volgende: ->a staat voor : de geïnverteerde waarde voor variabele a a 4* : variabele verkrijgt de waarde "FALSE; a^ : variabele verkrijgt de waarde "TRUE"; [e] : wacht totdat boolean uitdrukking e "TRUE" is; S* : voer S een ongelimiteerd aantal keren uit; S|T : voer of S of T uit; S;T : voer eerst S uit dan T; a,b : voer elementaire opdrachten a en b in elke volgorde uit of parallel; o : AND functie; + : OF functie.

De schrijfsignalen wO en w1 coderen een 1-bit variabele bij deze vier-fase hand-shake signalering, waarbij bijvoorbeeld wO aangeeft of de variabele de waarde "TRUE" heeft en w1 aangeeft of de variabele de waarde "FALSE" heeft. Dit wordt ook wel "Double-rail Encoding" genoemd. In de begintoestand of ook wel rusttoestand genoemd zijn beide signalen wO en w1 "FALSE". Verder is de situatie dat beide schrijfsignalen wO en w1 "TRUE" zijn uitgesloten bij deze uitvoering van de vier-fase hand-shake signalering. Het erkenningssignaal wa geeft een bevestiging af dat een verandering in één der schrijfsignalen wO en w1 door het circuit 1 verwerkt is. Indien door een niet getekende zender het schrijfsignaal wO "TRUE" gemaakt is, wordt daarna door het "TRUE" worden van het erkenningsignaal wa aan de zender medegedeeld dat de verandering in de signaalwaarde van wO door het circuit 1 verwerkt is en dat de zender het schrijfsignaal wO weer "FALSE" kan maken.

In Figuur 2 is een uitvoering van schrijfdetector 2 in figuur 1 op transistorniveau weergegeven. De schrijfdetector 2 bevat een serieschakeling van een p-Mos transistor A en een n-Mos transistor B die tussen de spanningspunten 17 en 18 geschakeld zijn, twee parallel geschakelde p-Mos transistoren C en D tussen het spanningspunt 17 en een verbindingspunt 16, twee parallel geschakelde p-Mos transistoren E en F tussen de verbindingspunten 16 en 15, en twee parallel geschakelde serieschakelingen van n-Mos transistoren, G en I parallel aan H en J, tussen het verbindingspunt 15 en spanningspunt 18. Op de spanningspunten 17 en 18 is bijvoorbeeld een spanning van respectievelijk +5 V en 0 V aangesloten. Deze spanningen representeren de logische signalen "1" en "O".

Het verbindingspunt van de stuuringangen van de p-Mos transistor A en n-MOS transistor B is verbonden met verbindingspunt 15. De transistoren A en B zijn elk voorzien van een stuuringang die met elkaar verbonden zijn en gezamelijk de ingang 15 vormen. Deze serieschakeling functioneert als invertor die het aangeboden logische signaal op verbindingspunt 15 inverteert en dit geïnverteerde logische signaal op erkenningsuitgang 6 afgeeft. Verder zijn de stuuringangen van de p-Mos transitoren C en D aangesloten op schrijfingang 5 en uitgang 12. De stuuringangen van de p-Mos transistoren E en F zijn aangesloten op schrijfingang 4 en uitgang 11. Schrijfingang 4 en uitgang 11 zijn ook verbonden met de stuuringangen van de twee n-Mos transistoren G en I. De stuuringangen van n-Mos transistoren H en J zijn aangesloten op schrijfingang 5 en uitgang 12.

De uitvoering van de schrijfdetector 2 in figuur 2 bevat 10 transistoren. In figuur 3 is een uitvoeringsvoorbeeld van het schrijferkenningscircuit 1 volgens de uitvinding weergegeven waarbij de schrijfdetector 2 slechts twee transistoren 21 en 22 bevat. Het schrijf-erkenningscircuit 1 bevat behalve de schrijfdetector 2 tevens het bistabiel element 3 dat overeenkomstig het bistabiel element in figuur 1 is uitgevoerd. Deze twee transistoren 21 en 22 zijn in n-Mos uitgevoerd en in serie geschakeld waarbij het verbindingspunt van de twee n-Mos transistoren 21 en 22 met erkenningsuitgang 6 verbonden is. Verder hebben twee n-Mos transistoren 21 en 22 elk een uiteinde die respectievelijk met de eerste ingang van NOR-poort 13 en met de eerste ingang van NOR-poort 14 verbonden zijn, en die respectievelijk de schrijfingangen 4 en 5 vormen. De stuuringangen van de twee n-Mos transistoren 21 en 22 zijn respectievelijk met de tweede ingang van NOR-poorten 13 en 14 verbonden. De stuuringangen van de transistoren 21 en 22 vormen de complementaire ingangen van de schrijfdetector 2.

Het schrijferkenningscircuit 30 volgens de uitvinding in figuur 3 is eveneens geschikt voor de vier-fase hand-shake signalering. Schrijfdetector 2 is nu slechts met twee transistoren uitgevoerd doordat gebruik wordt gemaakt van het feit dat bij de vier-fase hand-shake signalering de schrijfsignalen wO en w1 op de schrijfingangen 4 en 5 in figuur 3 nooit tegelijk de waarde "1" hebben en de uitgangssignalen op uitgangen 7 en 8 nooit tegelijk de waarde "1" hebben.

In figuur 4 is een uitvoeringsvoorbeeld weergegeven van het schrijf-erkenningscircuit 40 bevattende een schrijfdetector 2 met twee transistoren 23 en 24 en met invertoren 41 en 42, en een bistabiel element 3 met twee NOR-poorten 13 en 14. De twee p-Mos transistoren 23 en 24 zijn overeenkomstig de n-Mos transistoren 21 en 22 met elkaar verbonden waarbij de uiteinden van de transistoren de schrijfingangen 4 en 5, en erkenningsuitgang 6 vormen. Het bistabiel element 3 met twee NOR-poorten 13 en 14 is overeenkomstig figuur 1 weergegeven. De NOR-poorten 13 en 14 zijn met hun uitgangen 7 en 8 respectievelijk via invertoren 42 en 41 met de stuuringangen van de p-Mos transistoren 24 en 23 verbonden. De ingangen van invertoren 41 en 42 vormen de complementaire ingangen van schrijfdetector 2.

In de figuren 5 en 6 weergegeven schrijferkennings-circuits 50 respectievelijk 60 is van twee NAND-poorten 19 en 20 in het bistabiel element 3 gebruik gemaakt. In figuur 5 vormen de twee p-MOS transistoren 23 en 24 de schrijfdetector 2, waarbij de stuuringangen van transistoren 23 en 24 respectievelijk op de uitgangen 8 en 7 zijn aangesloten. Daarentegen is in figuur 6 van twee n-MOS transistoren 21 en 22 gebruik gemaakt, waarvan de stuuringangen respectivelijk op uitgangen 8 en 7 zijn aangesloten via invertor 61 en 62.

De uitvoeringsvoorbeelden van het schrijf-erkenningscircuit 50 en 60 in de figuren 5 en 6 worden toegepast in de situatie wanneer bij de "Double-Rail Encoding" de toestand, waarbij beide schrijfsignalen wO en w1 tegelijk laag zijn is verboden en in rusttoestand beide schrijfsignalen wO en w1 tegelijk hoog zijn.

In de figuren 4 en 6 kunnen de stuuringangen van de p-MOS transistoren 23 en 24 respectievelijk de n-MOS transistoren 21 en 22 ook direct met uitgangen 7 en 8 van de respectieve NOR-poorten 13 en 14 en niet via invertoren 41, 42 respectievelijk 61, 62 met de tweede ingang van elke NOR-poort worden verbonden. Echter zo een uitvoering van het erkenningscircuit heeft het nadeel dat wanneer het signaal op één van de schrijfingangen 4 en 5 van waarde verandert, beide transistoren geleidend zullen zijn tijdens deze transitieperiode, hetgeen een ongewenste dissipatie en een verontreiniging van de betreffende ingangssignalen veroorzaakt.

De twee transistoren in schrijfdetector 2 kunnen uiteraard ook met bipolaire transistoren uitgevoerd worden waarbij n-Mos transistoren vervangen worden door npn-transistoren en p-Mos transistoren door pnp-transistoren.

Claims

1. Schrijf-erkenningscircuit bevattende een schrijfdetector met twee schrijf-ingangen, met twee complementaire ingangen en met een erkenningsuitgang en een bistabiel element met twee ingangen die respectievelijk de twee ingangen van de schrijfdetector vormen en met twee uitgangen die kruiselings gekoppeld zijn met de complementaire ingangen van de schrijfdetector voor het afgeven van twee complementaire signalen aan de twee complementaire ingangen van de schrijfdetector in responsie op een schrijfsignaal op één der twee schrijf-ingangen, met het kenmerk dat de schrijfdetector een serieschakeling van twee schakelelementen bevat waarbij elk schakelelelement voorzien is van een eerste uiteinde, een tweede uiteinde en een stuuringang, welke eerste uiteinden respectievelijk de twee schrijf-ingangen van de schrijfdetector vormen, welke tweede uiteinden met elkaar verbonden zijn en gezamelijk de erkenningsuitgang vormen en waarbij de stuuringangen de twee complementaire ingangen van de schrijfdetector vormen.

2. Schrijf-erkenningscircuit volgens conclusie 1, met het kenmerk dat elk schakelelement óf een n-MOS transistor met een stuuringang bevat welke stuuringang de stuuringang van het schakelelement vormt óf een p-MOS transistor met een invertor bevat waarvan de invertoringang de stuuringang van het schakelelement vormt en waarvan de invertoruitgang aangesloten is op een stuuringang van de p-MOS transitor, en dat het bistabiel element twee NOR-poorten bevat met elk twee ingangen en een uitgang die de ingangen en de uitgangen van het bistabiel element vormen.

3. Schrijf-erkenningscircuit volgens conclusie 1, met het kenmerk dat elk schakelelement óf een p-MOS transistor met een stuuringang bevat welke stuuringang de stuuringang van het schakelelement vormt óf een n-MOS transistor met een invertor bevat waarvan de invertoringang de stuuringang van het schakelelement vormt en waarvan de invertoruitgang aangesloten is op een stuuringang van de n-MOS transitor, en dat het bistabiel element twee NAND-poorten bevat met elk twee ingangen en een uitgang die de ingangen en de uitgangen van het bistabiel element vormen.