DE10316579A1

DE10316579A1 - Treiberschaltung mit einer Mehrzahl von Treibern zum parallelen Treiben von Signalen

Info

Publication number: DE10316579A1
Application number: DE10316579A
Authority: DE
Inventors: Marcin Gnat; Ralf Schneider; Joerg Dr. Vollrath
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-11
Also published as: DE10316579B4; US6956404B2; US20040222820A1

Abstract

In einer Treiberschaltung (1) mit einer Mehrzahl von Treibern (11 bis 13) zum parallelen Treiben von Signalen sind die Treiber (11 bis 13) jeweils mit einer Eingangssignalleitung (51 bis 53) zum Empfang eines jeweiligen Eingangssignals (E1 bis E3) und einer Ausgangssignalleitung (61 bis 63) zur Ausgabe eines jeweiligen getriebenen Ausgangssignals (A1 bis A3) verbunden. Eine Ausgangssignalleitung (61 bis 63) eines der Treiber ist über ein Schaltmittel (41 bis 43) mit einer Ausgangssignalleitung eines anderen der Treiber verbindbar. Eine Steuerschaltung (21 bis 23, 31 bis 33) ist mit dem einen der Treiber verbunden und dient zur Ansteuerung des Schaltmittels (41 bis 43), derart, daß das Schaltmittel durch die Steuerschaltung nach einem Treibevorgang des einen der Treiber (11 bis 13) für einen Ladungsausgleich aktivierbar ist. Dadurch ist es möglich, den Leistungsverbrauch der Treiberschaltung insgesamt zu minimieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Treiberschaltung mit einer Mehrzahl von Treibern zum parallelen Treiben von Signalen, bei der die Treiber jeweils mit einer Eingangssignalleitung zum Empfang eines jeweiligen Eingangssignals und einer Ausgangssignalleitung zur Ausgabe eines jeweiligen getriebenen Ausgangssignals verbunden sind.

Treiberschaltungen mit einer Mehrzahl von Treibern zum parallelen Treiben von Signalen werden in integrierten Schaltungen in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise werden integrierte Schaltungen, wie insbesondere integrierte Speicherschaltungen, in unterschiedlichen Datenkonfigurationen oder Organisationsformen eingesetzt. Die Organisationsformen unterscheiden sich insbesondere in der Anzahl der verwendeten Datenleitungen, die an Datenanschlußpads, sogenannten I/O-Pads, angeschlossen sind. Die Anzahl der I/O-Pads richtet sich dabei nach einer vorbestimmten Systembus-Breite. Die I/O-Pads dienen zum Austausch von insbesondere Datensignalen zwischen der integrierten Schaltung und beispielsweise einem Systemcontroller.

Zum Treiben der Datensignale ist eine Treiberschaltung erforderlich, die eine Mehrzahl von Treibern zum parallelen Treiben von Datensignalen aufweist. Die Treiber einer solchen Treiberschaltung sind jeweils mit einer Eingangssignalleitung zum Empfang eines jeweiligen zu treibenden Eingangssignals und mit jeweils einer Ausgangssignalleitung zur Ausgabe eines jeweiligen getriebenen Ausgangssignals verbunden. Vor dem Hintergrund des Einsatzes von integrierten Schaltungen insbesondere in mobilen Datenverarbeitungssystemen ist es Ziel, den Leistungsverbrauch einer integrierten Schaltung weiter zu verringern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Treiberschaltung der eingangs genannten Art zum Einsatz in einer integrierten Schaltung anzugeben, die einen geringeren Leistungsverbrauch der integrierten Schaltung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Treiberschaltung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Die Treiberschaltung gemäß der Erfindung weist eine Mehrzahl von Treibern zum parallelen Treiben von Signalen auf, wobei die Treiber jeweils mit einer Eingangssignalleitung zum Empfang eines jeweiligen Eingangssignals und mit jeweils einer Ausgangssignalleitung zur Ausgabe eines jeweiligen getriebenen Ausgangssignals verbunden sind. Erfindungsgemäß ist eine Ausgangssignalleitung eines der Treiber über ein Schaltmittel mit einer Ausgangssignalleitung eines anderen der Treiber verbindbar. Weiterhin ist eine mit dem einen der Treiber verbundene Steuerschaltung zur Ansteuerung des Schaltmittels vorgesehen, welches durch die Steuerschaltung nach einem Treibevorgang des einen der Treiber aktivierbar ist.

Dadurch ist es möglich, den Leistungsverbrauch der Treiberschaltung insgesamt zu minimieren, da, unter der statistischen Annahme, daß wenigstens einige der Treiber der Treiberschaltung unterschiedliche Signalzustände treiben, Ladungen zwischen den Ausgangssignalleitungen dieser einzelnen Treiber über das jeweilige Schaltmittel ausgeglichen werden können, insbesondere wenn sich ein mit dem Treibevorgang getriebenes Ausgangssignal eines betreffenden Treibers in seinem Zustand von einem nachfolgend zu treibenden Ausgangssignal dieses Treibers unterscheidet. Damit müssen die für diesen Schaltvorgang notwendigen Ladungen nicht von extern von einer Spannungsversorgung der integrierten Schaltung bereitgestellt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Treiberschaltung eine gemeinsame Leitung auf, wobei die Ausgangssignalleitungen der einzelnen Treiber über ein jeweiliges Schaltmittel mit der gemeinsamen Leitung verbindbar sind. Mit dieser Ausführungsform ist es ermöglicht, eine Vielzahl von parallel zu betreibenden Treibern innerhalb der Treiberschaltung nach einem jeweiligen Treibevorgang über ein jeweiliges Schaltmittel miteinander zu verbinden, um so einen Ladungsausgleich auf den betreffenden Ausgangssignalleitungen zu erreichen. Hierbei macht sich der vorteilhafte Effekt bemerkbar, daß mit steigender Anzahl von Treibern die statistische Wahrscheinlichkeit zunimmt, daß wenigstens ein Teil der Treiber beim parallelen Treiben von Ausgangssignalen einen anderen Signalzustand treibt als der jeweils andere Teil der Treiber. Damit wird das Potential einer wirksamen Leistungsreduzierung der Treiberschaltung erhöht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird den einzelnen Treibern eine jeweilige Verknüpfungsschaltung zugeordnet, deren Eingänge mit der jeweiligen Ausgangssignalleitung bzw. mit der jeweiligen Eingangssignalleitung des zugeordneten Treibers verbunden sind. Insbesondere wird durch eine solche Verknüpfungsschaltung eine Exklusiv-ODER-Verknüpfung (EXOR-Verknüpfung) der an den Eingängen anliegenden Signale vorgenommen. Die jeweilige Verknüpfungsschaltung erzeugt ein Steuersignal, das beispielsweise über einen Pulsformer dem zugeordneten Schaltmittel zugeführt wird. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Verknüpfungsschaltung ist insbesondere bei nicht invertierenden Treibern der Treiberschaltung anwendbar, um den Zustand eines zuvor getriebenen Ausgangssignals mit einem Zustand eines nachfolgend empfangenen Eingangssignals zu vergleichen, wobei das empfangene Eingangssignal seinen logischen Zustand beim nachfolgenden Treibevorgang durch die nicht invertierende Treiberschaltung nicht verändert.

Weitere vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur, die eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung darstellt, näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Treiberschaltung 1 mit einer Mehrzahl von Treibern 11 bis 13 zum parallelen Treiben von Signalen A1 bis A3. Wie anhand des Treibers 11 beispielhaft dargestellt, sind die Treiber 11 bis 13 als nicht invertierende Treiber ausgeführt und weisen beispielsweise zwei in Serie geschaltete Inverterstufen 101 und 102 auf. Die Treiber 11 bis 13 sind mit jeweils einer der Eingangssignalleitungen 51 bis 53 zum Empfang eines jeweiligen Eingangssignals E1 bis E3 und mit jeweils einer der Ausgangssignalleitungen 61 bis 63 zur Ausgabe eines jeweiligen getriebenen Ausgangssignals A1 bis A3 verbunden.
Gemäß der Erfindung weist die Treiberschaltung 1 eine gemeinsame Leitung 4 auf, wobei die Ausgangssignalleitungen 61 bis 63 der einzelnen Treiber 11 bis 13 über einen jeweiligen Schalter 41 bis 43 mit der gemeinsamen Leitung 4 verbindbar sind. Auf diese Weise ist wenigstens eine der Ausgangssignalleitungen 61 bis 63 eines der Treiber 11 bis 13 mit wenigstens einer Ausgangssignalleitung eines anderen der Treiber verbindbar. Die Schalter 41 bis 43 werden hierbei von einer Steuerschaltung angesteuert, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils eine Verknüpfungsschaltung und einen Pulsformer aufweist.
Im einzelnen ist jedem Treiber 11 bis 13 der Treiberschaltung 1 eine jeweilige Verknüpfungsschaltung 31 bis 33 zugeordnet, die über einen jeweiligen Pulsformer 21 bis 23 ein jeweiliges Steuersignal S1 bis S3 erzeugt, welches dem jeweiligen zugeordneten Schalter 41 bis 43 zugeführt wird. Ein erster Eingang der jeweiligen Verknüpfungsschaltung 31 bis 33 ist mit der Ausgangssignalleitung 61 bis 63 des zugeordneten Treibers verbunden, ein zweiter Eingang der jeweiligen Verknüpfungsschaltung 31 bis 33 ist mit der Eingangssignalleitung 51 bis 53 des zugeordneten Treibers verbunden.
Die Verknüpfungsschaltungen 31 bis 33 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als EXOR-Gatter ausgeführt, so daß eine Exklusiv-ODER-Verknüpfung eines jeweiligen Eingangssignals E1 bis E3 mit dem jeweiligen Ausgangssignal A1 bis A3 vorgenommen wird. Beispielhaft anhand des Treibers 11 erläutert, wird durch die EXOR-Verknüpfung des getriebenen Ausgangssignals A1 mit dem nachfolgend empfangenen Eingangssignal E1 ein logischer Zustand 1 am Ausgang der Verknüpfungsschaltung 31 erzeugt, wenn sich das getriebene Ausgangssignal A1 in seinem Zustand von dem nachfolgend empfangenen Eingangssignal E1 unterscheidet. Dieses aktive Ausgangssignal der Verknüpfungsschaltung 31 wird dem Pulsformer 21 zugeführt, der daraus ein pulsartiges Steuersignal S1 zur Ansteuerung des Schalters 41 erzeugt, so daß dieser in den leitenden Zustand übergeht. Für den Fall, daß sich die Zustände eines getriebenen Ausgangssignals und eines nachfolgend empfangenen Eingangssignals bei einem anderen der Treiber unterscheiden (beispielsweise Treiber 13), wird der betreffende zugeordnete Schalter (im Beispiel 43) analog wie vorstehend beschrieben von der zugeordneten Steuerschaltung ebenfalls leitend geschaltet, so daß die Ausgangssignalleitung 61 über die betreffenden leitend geschalteten Schalter 41 und 43 mit der Ausgangssignalleitung 63 dieses anderen Treibers 13 verbunden ist.
Für den weiteren Fall, daß die Schaltvorgänge der betreffenden Treiber zueinander komplementär sind, kann durch die leitende Verbindung der betreffenden Ausgangssignalleitungen über die gemeinsame Leitung 4 ein Ladungsaustausch erfolgen, so daß die für einen Umschaltvorgang nötige Ladung nicht vollständig von einer externen Spannungsversorgung zur Verfügung gestellt werden muß. Eine Umladung einer Ausgangssignalleitung erfolgt hierbei nur dann, wenn sich ein mit dem Trei bevorgang getriebenes Ausgangssignal in seinem Zustand von einem nachfolgend zu treibenden Ausgangssignal unterscheidet. Für diesen Fall werden die jeweiligen Ausgangssignalleitungen 61 bis 63 über den jeweils zugeordneten Schalter 41 bis 43 mit der gemeinsamen Leitung 4 verbunden, um mittels eines innerhalb der Treiberschaltung 1 erfolgenden Ladungsausgleichs den Leistungsverbrauch der Treiberschaltung insgesamt zu reduzieren. Hierbei liegt die statistische Annahme zugrunde, daß bei einer Treiberschaltung mit beispielsweise 16 einzelnen Treibern wenigstens eine nicht unerhebliche Anzahl von Treibern einen zueinander komplementären Schaltvorgang ausführen, so daß ein gegenseitiger Ladungsausgleich über die gemeinsame Leitung erfolgen kann. Im Idealfall kann hierbei bis zu der Hälfte der ansonsten aufzubringenden Leistung für einen Schaltvorgang der Treiberschaltung eingespart werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der in der Figur dargestellten Treiberschaltung ist an die jeweilige Ausgangssignalleitung 61 bis 63 eine jeweils zugeordnete Speicherschaltung 71 bis 73 angeschlossen, über welche die jeweils zugeordnete Verknüpfungsschaltung 31 bis 33 mit der betreffenden Ausgangssignalleitung 61 bis 63 verbunden ist. Dadurch kann wirksam vermieden werden, daß infolge des nachfolgend empfangenen Eingangssignals das zuvor getriebene Ausgangssignal bereits seinen Zustand ändert, noch bevor es der jeweiligen Verknüpfungsschaltung zugeführt wird. Die jeweilige Speicherschaltung 71 bis 73 wird von einem nachfolgend getriebenen Ausgangssignal jeweils überschrieben.
Um den oben beschriebenen Betriebsablauf der Treiberschaltung 1 bzw. die einzelnen Schaltungskomponenten miteinander zu synchronisieren, ist es vorteilhaft, die Treiber 11 bis 13, die Pulsformer 21 bis 23 und die Speicherschaltungen 71 bis 73 mit zueinander synchronisierten Taktsignalen CK1 bis CK3 synchronisiert zu betreiben. Damit wird beispielsweise der Gefahr vorgebeugt, daß die Schalter 41 bis 43 in den leitenden Zustand übergehen, noch bevor die Ausgangssignale A1 bis A3 für einen definierten Zeitraum auf der jeweiligen Ausgangssignalleitung 61 bis 63 anliegen. Weiterhin kann gewährleistet werden, daß die Treiber 11 bis 13 im wesentlichen gleichzeitig schalten.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand einer Anzahl von drei Treibern 11 bis 13 beschrieben, wobei es jedoch grundsätzlich möglich ist, die Erfindung auf eine Treiberschaltung mit einer im Prinzip beliebigen Anzahl an Treibern zum parallelen Treiben von Signalen anzuwenden. Da vor allem Ausgangstreiberschaltungen einer integrierten Schaltung, wie beispielsweise eines integrierten Speichers, eine vergleichsweise hohe Leistungsaufnahme aufweisen, ist die vorliegende Erfindung vor allem vorteilhaft für eine Ausgangstreiberschaltung einsetzbar, bei der die Treiber als Ausgangstreiber zum Treiben von Signalen nach außerhalb der integrierten Schaltung ausgeführt sind.

1: Treiberschaltung
4: gemeinsame Leitung
11: bis
13: Treiber
21: bis
23: Pulsformer
31: bis
33: Verknüpfungsschaltung
41: bis
43: Schalter
51: bis
53: Eingangssignalleitung
61: bis
63: Ausgangssignalleitung
71: bis
73: Speicherschaltung
E1: bis
E3: Eingangssignal
A1: bis
A3: Ausgangssignal
CK1: bis
CK3: Taktsignal
S1: bis
S3: Steuersignal
101, 102: Treiberstufe

Claims

Treiberschaltung (1) – mit einer Mehrzahl von Treibern (11 bis 13) zum parallelen Treiben von Signalen, – bei der die Treiber (11 bis 13) jeweils mit einer Eingangssignalleitung (51 bis 53) zum Empfang eines jeweiligen Eingangssignals (E1 bis E3) und einer Ausgangssignalleitung (61 bis 63) zur Ausgabe eines jeweiligen getriebenen Ausgangssignals (A1 bis A3) verbunden sind, – bei der die Ausgangssignalleitung (61 bis 63) eines der Treiber über ein Schaltmittel (41 bis 43) mit der Ausgangssignalleitung eines anderen der Treiber verbindbar ist, – mit einer mit dem einen der Treiber verbundenen Steuerschaltung (21 bis 23, 31 bis 33) zur Ansteuerung des Schaltmittels (41 bis 43), wobei das Schaltmittel durch die Steuerschaltung nach einem Treibevorgang des einen der Treiber (11 bis 13) aktivierbar ist.
Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel durch die Steuerschaltung nach einem Treibevorgang des einen der Treiber (11 bis 13) aktivierbar ist, wenn sich ein mit dem Treibevorgang getriebenes Ausgangssignal in seinem Zustand von einem nachfolgend zu treibenden Ausgangssignal des einen der Treiber unterscheidet.
Treiberschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberschaltung (1) eine gemeinsame Leitung (4) aufweist, wobei die Ausgangssignalleitungen (61 bis 63) der einzelnen Treiber über ein jeweiliges Schaltmittel (41 bis 43) mit der gemeinsamen Leitung verbindbar sind.
Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß – den einzelnen Treibern (11 bis 13) eine jeweilige Verknüpfungsschaltung (31 bis 33) zugeordnet ist, wobei ein erster Eingang der jeweiligen Verknüpfungsschaltung mit der jeweiligen Ausgangssignalleitung (61 bis 63) und ein zweiter Eingang der Verknüpfungsschaltung mit der jeweiligen Eingangssignalleitung (51 bis 53) des zugeordneten Treibers verbunden sind, – die jeweilige Verknüpfungsschaltung (31 bis 33) ein Steuersignal (S1 bis S3) erzeugt, das dem Schaltmittel (41 bis 43) zugeführt wird.
Treiberschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Verknüpfungsschaltung (31 bis 33) eine EXOR-Verknüpfung von am ersten und zweiten Eingang anliegenden Signalen vornimmt.
Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der jeweiligen Ausgangssignalleitung (61 bis 63) eine Speicherschaltung (71 bis 73) angeschlossen ist, über welche die jeweils zugeordnete Verküpfungsschaltung (31 bis 33) mit der Ausgangssignalleitung verbunden ist.
Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiber (11 bis 13) und die Steuerschaltung (21 bis 23) mit einem jeweiligen Taktsignal (CK1 bis CK3) synchronisiert betrieben werden.
Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiber (11 bis 13) als Ausgangstreiber zum Treiben von Signalen nach außerhalb einer integrierten Schaltung ausgeführt sind.