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Die
Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung mit einer Eingangsschaltung
zum Empfangen von Signalen.
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Integrierte
Schaltungen weisen üblicherweise
Signaleingänge
und Signalausgänge
auf. Zum Empfangen von externen Signalen sind die Signaleingänge mit
Eingangsschaltungen versehen, mit denen ein von aussen anliegendes
Signal empfangen und das Signal den chipinternen Schaltungen zur Verfügung gestellt
wird.
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Im
einfachsten Fall bestehen solche Eingangsschaltungen aus einem Inverter,
der zwei in Reihe geschaltete, komplementäre Transistoren umfaßt, an deren
Steuereingängen
jeweils das Eingangssignal angelegt ist. An dem Mittenanschluß der Transistoren,
d.h. zwischen den beiden Transistoren, ist das invertierte Eingangssignal
abgreifbar.
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Insbesondere
beim Zustandswechsel eines an einer Eingangsschaltung anliegenden
Eingangssignales fließt
durch die Eingangsschaltung ein Schaltstrom, der den Stromverbrauch
der integrierten Schaltung erhöht.
Auch können
Eingangsschaltungen vorgesehen sein, die einen Ruhestromverbrauch
aufweisen, so dass der Gesamtstromverbrauch der integrierten Schaltung
durch den Stromverbrauch der Eingangsschaltung nicht unwesentlich mitbestimmt
ist.
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An
den Eingängen
der integrierten Schaltung können
jedoch auch dann Eingangssignale anliegen, wenn diese Eingangssignale
für eine
andere integrierte Schaltung verwendet werden sollen, z.B. wenn
mehrere integrierte Schaltungen an einem Bussystem anliegen, wobei
eine Busleitung mit jeweils einem entsprechenden Eingang mit jedem
der angeschlossenen integrierten Schaltungen verbunden ist. In diesem
Fall sind alle angeschlossenen Eingangsschaltungen aktiv und detektieren
das anliegende Eingangssignal, ohne dass das Eingangssignal in den
nicht angesprochenen integrierten Schaltungen zu einem Auslösen einer
Funktion führt.
Dies erhöht
den Stromverbrauch merklich, insbesondere in einem Gesamtsystem,
in dem eine größere Anzahl von
integrierten Schaltungen mit ihren Eingängen an einem Bussystem angeschlossen
sind.
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Aus
den Druckschriften
DE
199 56 465 A1 und
US
6, 339, 343 B1 ist jeweils eine Eingangsschaltung zum Empfangen
eines Signals bekannt. Die Eingangsschaltung weist einen Aktivierungseingang
für ein
Aktivierungssignal auf, um die Eingangsschaltung abhängig von
dem Aktivierungssignal zum Empfangen von Signalen zu aktivieren.
Gemäß dem Aktivierungssignal,
das in einer Steuerschaltung generiert wird, wird die Eingangsschaltung
deaktiviert, wenn Daten aus der Eingangsschaltung ausgelesen werden.
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Aus
der Druckschrift 4,096,584 ist eine Eingangschaltung für eine statische
Speicherschaltung bekannt, die mithilfe eines Schaltungs-Auswahlsignals
aktivierbar ist. Das Schaltungs-Auswahlsignal hat
die Funktion, einen integrierten Speicherbaustein für eine Funktion
auszuwählen
oder zu deaktivieren.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Stromverbrauch
einer integrierten Speicherschaltung, insbesondere den ihrer Eingangsschaltung
zu reduzieren.
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Diese
Aufgabe wird durch die integrierte Schaltung nach Anspruch 1 und
das Verfahren nach Anspruch 4 gelöst.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist eine
integrierte Schaltung mit einer Eingangsschaltung vorgesehen. Die Eingangsschaltung
dient zum Empfangen eines Signals und zum Bereitstellen des Signals
für die
integrierte Schaltung. Die Eingangsschaltung weist einen Aktivierungseingang
für ein
Aktivierungssignal auf, um die Eingangsschaltung abhängig von
dem Aktivierungssignal zum Empfangen von Signalen zu aktivieren.
Die Eingangsschaltung ist geschaltet, dass mit Hilfe des Aktivierungssignals
die Eingangsschaltung ein- oder ausschaltbar ist. D.h. die Eingangsschaltung
wird abhängig
von dem Aktivierungssignal mit der Stromversorgung verbunden oder
von der Stromversorgung getrennt.
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Es
ist also erfindungsgemäß eine integrierte Schaltung
mit einer Eingangsschaltung versehen, die deaktivierbar ist, so
dass die Eingangsschaltung keinen Ruhestrom aufnimmt bzw. keinen
Schaltstrom durch das Detektieren des anliegenden Signals aufnimmt,
die die Energieversorgung belasten, obwohl das Eingangssignal in
der betreffenden integrierten Schaltung nicht benötigt wird.
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Auf
diese Weise ist es sehr effektiv möglich, die Eingangsschaltung
zu deaktivieren und somit sicherzustellen, dass bei Zustandswechseln
des Eingangssignals kein Strom durch die Eingangsschaltung fließt.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Eingangsschaltung in einer bidirektionalen
Ein/Ausgangsschaltung umfaßt
ist. Bei bidirektionalen Ein/Ausgangsschaltungen wird häufig beim
Treiben eines Ausgangssignals mit Hilfe des Ausgangstreibers die
parallel zu dem Ausgangstreiber an dem jeweiligen externen Anschluß angeschlossene
Eingangsschaltung mit angesteuert. Die Eingangsschaltung empfängt dann
das auf die Ausgangsleitung getriebene Signal und stellt es an dem
Ausgangsknoten der Eingangsschaltung zur Verfügung, der in diesem Fall von
den Schaltungen in der integrierten Schaltung abgekoppelt ist, so
dass es keine Funktion auslöst.
Auch bei einer bidirektionalen Ein-/Ausgangsschaltung wird also
eine erhöhte
Stromaufnahme bewirkt, wenn Signale von der integrierten Schaltung auf
eine externe Leitung getrieben werden sollen.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Eingangsschaltung ein Dateneingang für eine Speicherschaltung
ist, wobei eine Steuerschaltung zum Generieren des Aktivierungssignals
vorgesehen ist. Die Steuerschaltung generiert das Aktivierungssignal, wenn
Daten über
die Eingangsschaltung in die Speicherschaltung zu schreiben sind.
Es ist also vorgesehen, dass nur beim Empfangen von Daten über z.B. einen
externen Datenbus die Eingangsschaltungen der Speicherschaltung
aktiviert ist, während
im sonstigen Betrieb der Speicherschaltung Dateneingänge deaktiviert
bzw. ausgeschaltet sind.
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Da
das Schreiben von Daten in die Speicherschaltung mit Hilfe von Steuersignalen,
wie z.B. dem Speicherauswahlsignal, dem Wortleitungsaktivierungssignal,
dem Bitleitungsaktivierungssignal und/oder dem Schreibsignal erkennbar
ist, kann in Abhängigkeit
dieser Signale das Aktivierungssignal generiert werden, so dass
die Eingangsschaltungen beim Auslesen aus der Speicherschaltung
abgeschaltet werden können.
Zeigen die zuvor genannten Signale an, dass nun in die Speicherschaltung
geschrieben werden soll, so werden die Eingangsschaltungen der integrierten
Schaltung durch das durch die Steuerschaltung generierte Aktivierungssignal eingeschaltet.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum
Schalten einer Eingangsschaltung, insbesondere für eine integrierte Speicherschaltung
vorgesehen, bei dem die Eingangsschaltung aktiviert wird, wenn ein
Schreibzugriff auf die integrierte Speicherschaltung durchgeführt werden
soll und bei dem die Eingangsschaltung deaktiviert wird, wenn kein
Schreibzugriff auf die integrierte Speicherschaltung durchgeführt werden
soll.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltung
wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 Schaltbild
einer Eingangsschaltung für eine
erfindungsgemäße integrierte
Schaltung;
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2 ein
Blockschaltbild einer Steuerschaltung zum Generieren des Aktivierungssignals;
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3 ein
Schaltbild für
eine Steuerschaltung zum Generieren des Aktivierungssignals; und
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4 ein
Signalzeitdiagramm, dass die Generierung des Aktivierungssignals
veranschaulicht.
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In 1 ist
eine mögliche
Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Eingangsschaltung
dargestellt. Die Eingangsschaltung weist eine Inverterschaltung 5 auf,
die einen ersten p-Kanal-Transistor 1 und
einen n-Kanal-Transistor 2 aufweist. Der erste p-Kanal-Transistor 1 und
der erste n-Kanal-Transistor 2 sind in Reihe geschaltet,
wobei deren Steuereingänge
mit dem zu empfangenden Eingangssignal E verbunden sind.
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Ein
erster Anschluss des ersten p-Kanal-Transistors 1 ist mit
einer Ausgangsleitung 3 verbunden, auf die als Ausgangssignal
A das invertierte verstärkte
Eingangssignal E getrieben wird. Ein zweiter Anschluß des p-Kanal-Transistors 1 ist über einen Schalter
mit einem Versorgungsspannungspotential VDD verbunden. Der Schalter
ist steuerbar durch ein Aktivierungssignal S. Der Schalter ist vorzugsweise als
zweiter p-Kanaltransistor 4 ausgebildet, an deren Steuereingang
das Aktivierungssignal angelegt ist.
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Der
erste n-Kanaltransistor 2 ist mit einem ersten Anschluss
und ebenfalls mit der Ausgangsleitung 3 verbunden. Ein
zweiter Anschluss des ersten n-Kanal-Transistors 2 ist
mit einem ersten Anschluss eines zweiten n-Kanal-Transistors 7 verbunden,
dessen zweiter Anschluss mit einem Massepotential GND verbunden
ist. Der zweite n-Kanal-Transistor 7 ist steuerbar durch
das intervierte Aktivierungssignal S.
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Herkömmliche
Eingangschaltungen sind häufig
in Form eines Inverters aufgebaut, wobei bei einem Wechsel des Zustandspegels
des Eingangssignals kurzzeitig ein Strom zwischen dem Versorgungsspannungspotential
VDD und dem Massepotential GND fließt. Während eine solche Inverterschaltung
zwar einen geringen Ruhestrom hat, ist dieser jedoch bei einer größeren Anzahl
solcher Eingangsschaltungen nicht vernachlässigbar, und insbesondere steigt
bei häufig
wechselnden Eingangssignalen der Stromverbrauch einer solchen Inverterschaltung
stark an.
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Da
solche Eingangsschaltungen ständig
mit Eingangssignalen verbunden werden, auch wenn die Eingangssignale
nicht in der integrierten Schaltung verwendet werden sollen, fließt bei jedem
Wechsel des Zustandspegels des Eingangssignals kurzzeitig ein Strom
zwischen dem Versorgungsspannungspotential VDD und dem Massepotential
GND, sowie ein Strom über
die Ausgangsleitung, um die Kapazitäten der daran angeschlossenen
Eingänge
umzuladen. Bei anders aufgebauten Eingangsschaltungen kommt es auch
vor, dass der Ruhestrom größer ist, so
dass solche Eingangsschaltungen eine größere Belastung der Spannungsversorgungen
darstellen können.
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Mit
Hilfe des zweiten p-Kanal-Transistors 4 und des zweiten
n-Kanaltransistors 7 kann die Eingangsschaltung von der
Versorgungsspannung abgekoppelt werden, so dass selbst bei einem
anliegenden Eingangssignal kein Strom durch die Eingangsschaltung
fließt.
Dadurch kann der Energieverbrauch der integrierten Schaltung minimiert
werden.
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Das
Aktivierungssignal S ist so gestaltet, dass es nur dann die Versorgungsspannung
VDD an die Eingangsschaltung anlegt, wenn das von der Eingangsschaltung
detektierte und auf die Ausgangsleitung 3 getriebene Signal
in der integrierten Schaltung verwendet werden soll.
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Auf
diese Weise läßt sich
Energie einsparen, insbesondere dann, wenn mehrere integrierte Schaltungen über ein
gemeinsames Bussystem mit einem Eingangssignal verbunden sind. Wenn
die integrierten Schaltungen nicht gleichzeitig sondern im Wechsel
betrieben werden, ist dabei jeweils immer nur eine oder ein Teil
der integrierten Schaltungen aktiviert, obwohl alle entsprechenden
Eingangsschaltungen mit den Signalleitungen des Bussystems verbunden sind.
Die Eingangsschaltungen aller integrierten Schaltungen, die mit
den Signalleitungen des Bussystems verbunden sind, schalten bei
jedem Wechsel des betreffenden Signals und verbrauchen Energie.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltung
ist es vorteilhaft, die Eingangsschaltungen deaktivieren zu können, damit
diese eine Signalverstärkung
nicht vornehmen, wenn das Signal im Inneren der integrierten Schaltung
nicht verwendet wird.
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In 2 ist
ein Blockdiagramm dargestellt, der die Ansteuerung von Eingangsschaltungen
eines Speicherbausteins mit Hilfe einer Steuerschaltung dargestellt
ist. Die Eingangssignale E in der Eingangsschaltung 5 werden
dabei gesteuert durch die Steuerschaltung 6 als Ausgangssignal
A auf die Ausgangsleitungen 3 getrieben.
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Die
Steuerschaltung 6 generiert ein Aktivierungssignal S das
jeder der Eingangsschaltungen, die deaktivierbar sein sollen, zur
Verfügung
gestellt wird. Die Steuerschaltung 6 weist vier Eingänge auf, an
die das Speicherauswahlsignal CS, das Wortleitungsaktivierungssignal
RAS, das Bitleitungsaktivierungssignal CAS und das Schreibsignal
WE angelegt sind. Die Eingangsschaltungen 5 sind Eingangsschaltungen
für Datensignale
und können
in einer bidirektionalen Ein-/Ausgangsschaltung 8 umfasst sein.
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Die
Steuerschaltung 6 entscheidet abhängig von dem Speicherauswahlsignal
CS, dem Wortleitungsaktivierungssignal RAS, dem Bitleitungsaktivierungssignal
CHS und dem Schreibsignal WE, ob die Eingangsschaltungen 5 aktiviert
oder deaktiviert, d.h. von der Versorgungsspannung VDD abgekoppelt sind.
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In 3 ist
ein Blockschaltbild einer möglichen
Ausführungsform
der Steuerschaltung 6 dargestellt. Die Eingangssignale
sind in der dargestellten Ausführungsform
Low-Activ-Signale,
d.h. die Aktivierung einer Funktion erfolgt, wenn das jeweilig Signal von
dem High-Zustand auf den Low-Zustand übergeht.
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Das
Schreibsignal wird an einen Inverter 10 angelegt, dessen
Ausgang mit einem ersten Eingang eines ersten Nicht-UND-Gatters 11 verbunden
ist. Das Bitleitungsaktivierungssignal CAS ist über einen zweiten Inverter 12 mit
einem zweiten Eingang des Nicht-UND-Gatters 11 verbunden.
Der Ausgang des ersten Nicht-UND-Gatters 11 ist mit einem
ersten Eingang eines Nicht-ODER-Gatters 13 verbunden. Das
Speicherauswahlsignal CS ist über
einen dritten Inverter 14 mit einem ersten Anschluß eines
zweiten Nichtundgatters 15 verbunden. Das Wortleitungsaktivierungssignal
RAS ist mit einem zweiten Anschluß des zweiten Nicht-UND-Gatters 15 verbunden.
Ein Ausgang des zweiten Nicht-UND-Gatters 15 ist mit einem
zweiten Eingang des Nicht-ODER-Gatters 13 verbunden. Am
Ausgang des Nicht-UND-Gatters 13 liegt
das Aktivierungssignal S an.
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In 4 ist
ein Signalzeitablaufdiagramm zu der Steuerschaltung gemäß 3 dargestellt,
das die Abhängigkeit
der Generierung des Aktivierungssignals von dem Speicherauswahlsignal
CS, dem Wortleitungsaktivierungssignal RAS, dem Bitleitungsaktivierungssignal
CAS und dem Schreibsignal WE darstellt. Das Aktivierungssignal S
wird dann generiert, wenn ein Schreibzugriff vorliegt und Daten
in die Speicherschaltung geschrieben werden sollen. In diesem Fall
müssen
die Eingangsschaltungen zur Übernahme
der Daten von einem Datenbus aktiviert sein.
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Das
Aktivierungssignal S wird generiert, wenn das Aktivieren der Wortleitungen
abgeschlossen ist und die Daten über
die Schreibleseverstärker in
die Speicherzellen geschrieben werden sollen. Das Aktivieren der
Wortleitungen wird durch das Wortleitungsaktivierungssignal RAS
durchgeführt.
Es ist beendet, wenn das RAS-Signal von dem Low-Zustand auf den
High-Zustand wechselt.
Anschließend oder
gleichzeitig wird das Bitleitungsaktivierungssignal CAS von dem
High-Zustand auf den Low-Zustand gelegt, wodurch die Schreibleseverstärker zum Schreiben
der Daten in die Speicherzellen aktiviert werden. Die Auswahl der
adressierten Schreibleseverstärker
wird durch die mit Hilfe des Bitleitungsaktivierungssignal übernommene
y-Adresse, die an den Adresseingängen
deren Speicherschaltung anliegt, durchgeführt.
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Sobald
das Bitleitungsaktivierungssignal CAS aktiviert wird, werden die
Eingangsschaltungen durch das Aktivierungssignal S eingeschaltet,
so dass Daten von dem Datenbus in die Spei cherschaltung übernommen
werden können.
Wird das Bitleitungsaktivierungssignal CAS deaktiviert, wird nach einer
kurzen Verzögerungszeit,
die durch die Signallaufzeit der in 3 dargestellten
Schaltung bedingt ist, das Aktivierungssignal S deaktiviert, so
dass die Eingangsschaltungen keine auf dem Datenbus anliegenden
Signale mehr empfangen können.
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Die
Verwendung einer solchen Schaltung ist insbesondere bei Speicherschaltungen
sinnvoll, da häufig
mehrere Speicherschaltungen an einem einzigen Datenbus angelegt
werden, und einzeln mit Hilfe eines Speicherauswahlsignals CS ausgewählt werden.
Die übrigen
Speicherschaltungen liegen ebenfalls an dem Datenbus an und erhalten
an Ihren Eingängen
insbesondere an ihren Dateneingängen
die auf eine der Speicherschaltungen zu schreibenden Daten, obwohl
diese Daten nicht verwendet werden. Durch das Abschalten der Eingangsschaltungen
wird erreicht, dass man das Empfangen der Eingangssignale durch
die Eingangsschaltungen und das Treiben der Eingangssignale auf
Signalleitungen innerhalb der integrierten Schaltungen vermeidet,
indem die Eingangschaltung von der Versorgungsspannung abgekoppelt
wird.
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- 1
- Erster
p-Kanaltransistor
- 2
- Erster
n-Kanaltransistor
- 3
- Ausgangsleitung
- 4
- Zweiter
p-Kanaltransistor
- 5
- Eingangsschaltung
- 6
- Steuerschaltung
- 7
- Zweiter
n-Kanaltransistor
- 8
- Bidirektionale
Ein-/Ausgangsschaltung
- 10
- erster
Inverter
- 11
- erstes
Nicht-UND-Gatter
- 12
- zweiter
Inverter
- 13
- Nicht-Oder-Gatter
- 14
- Dritter
Inverter
- 15
- Zweites
Nicht-UND-Gatter
- A
- Ausgangssignal
- E
- Eingangssignal
- S
- Aktivierungssignal
- CS
- Speicherauswahlsignal
- RAS
- Wortleitungsaktivierungssignal
- CAS
- Bitleitungsaktivierungssignal
- WE
- Schreibsignal