DE3128675A1

DE3128675A1 - Integrierte halbleiterschaltung mit oszillatorkreis

Info

Publication number: DE3128675A1
Application number: DE19813128675
Authority: DE
Inventors: Atsushi Tokyo Kobayashi; Makiji Yokohama Kobayashi; Minejiro Kamakura Kanagawa Nojima
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-07-22
Filing date: 1981-07-20
Publication date: 1982-02-25
Also published as: GB2080585B; US4479191A; DE3128675C2; GB2080585A

Description

.»._--. .-—: .-. .: 3128675 Henkel,Kern,FeSor&Kanzel / - _: Patentanwälte

Registered Representatives before the - ο - European Patent Office

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Mohlstraße 37

Kawasaki, Japan D-βΟΟΟMünchen80

Tel.: 089/982085-87

Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid

YK-56P13O-3 20. Juli 1981

Integrierte Halbleiterschaltung mit Oszillatorkreis

Die Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltung mit Oszillatorkreis, die insbesondere einen niedrigeren Strombedarf besitzt.

Der Integrationsgrad integrierter Halbleiterschaltungen, z.B. der Einchip-Mikrorechner, hat sich in jüngster Zeit ständig vergrößert, so daß sich auch die' Zahl der auf dem Chip vorgesehenen Funktionen erhöht hat. Neuere Einchip-Rechner enthalten einen Schwing- bzw. Oszillatorkreis, wobei nur ein Kristallschwinger oder ein passives Element, wie ein Widerstand und ein Kondensator, zur Lieferung eines Grund-Taktsignals an einer Klemme vorgesehen zu sein braucht.

Bei Schaltungen mit niedrigem Strombedarf, etwa integrierten komplementären MOS-Schaltkreisen, wird dabei zur Verringerung des Stromverbrauchs der interne Betrieb in der Bereitschaftsbetriebsart beendet.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild des betreffenden Teils einer bisherigen integrierten Halbleiterschaltung, nämlich eines Einchip-Mikrorechners, bei welcher der interne Betrieb in der Bereitschaftsbetriebsart zur Verringerung des Stromverbrauchs beendet wird. Insbesondere handelt es sich dabei um einen Oszillatorkreis 2, der in der integrierten Halbleiterschaltung ausgebildet ist und einen Umsetzer 4, einen Widerstand 6 sowie eine Schwingungsrückkopplungsschaltung 20 mit einem Widerstand 12, einem Kristalloszillator bzw. -schwinger 14 und Kondensatoren 16 und 18 umfaßt. Die durch diesen Oszillatorkreis erzeugten Taktimpulse werden einem Schrittaktgenerator (timing generator) 22 zugeführt, der aufeinanderfolgende Schrittakt- bzw. Zeit(Steuer)-signale für die verschiedenen Steuerfunktionen unter der Steuerung dieser Taktsignale erzeugt.

Wenn bei dieser Konstruktion festgestellt wird, daß die Stromquellenspannung des Einchip-Mikrorechners unterhalb einer vorgeschriebenen Größe liegt, wird ein Bit entsprechend einem Kennzeichen H eines Zustands- oder Statusregisters auf die logische Größe "1" gesetzt. Wenn ein dem Kennzeichen H entsprechendes Flip-Flop-Ausgangssignal an den Schrittaktgenerator 22 angekoppelt wird, beendet dieser die Erzeugung der Zeitsignale. Infolgedessen geht der Mikrorechner von seiner Arbeitsbetriebsart auf seine Bereitschaftsbetriebsart über. Auf diese Weise wird Strom gespart.

Während bei der bisherigen Schaltung in der Bereitschaftsbetriebsart der interne Betrieb der Verarbeitungsschaltung beendet wird, setzt der Oszillatorkreis 2 jedoch seine Schwingung wie in der Arbeitsbetriebsart fort.

Im allgemeinen ist die Schwingfrequenz des Oszillatorkreises der -internen Arbeits frequenz gleich oder größer als diese. Aus diesem Grund ist der Stromverbrauch des Oszillatorkreises 2 in manchen Fällen größer als im internen Betrieb, so daß auch durch Unterbrechung oder Beendigung des internen Betriebs in der Bereitschaftsbetriebsart der Strombedarf für die Schwingung nicht wesentlich verringert wird. Bei der bisherigen Schaltung dieser Art kann also keine wesentliche Verringerung des Stromverbrauchs erwartet werden.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer integrierten Halbleiterschaltung, die in eine Arbeitsbetriebsart und in eine Bereitschaftsbetriebsart setzbar ist und bei welcher der Stromverbrauch in der Bereitschaftsbetriebsart durch Beendigung der Schwingung des Oszillatorkreises herabsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer integrierten Halbleiterschaltung, die selektiv in eine Arbeitsbetriebsart oder eine Bereitschaftsbetriebsart schaltbar ist, erfindungsgemäß gelöst di_rch einen Schwing- bzw. Oszillatorkreis zur Lieferung eines Frequenzsignals für-die Steuerung des Betriebs der integrierten Halbleiterschaltung und durch an den Oszillatorkreis angeschlossene Einrichtungen zur Beendigung des Schwingungsbetriebs des Oszillatorkreises bei Einleitung (at the time) der Bereitschaftsbetriebsart.

Da erfindungsgemäß die Schwingung des Oszillatorkreises in der Bereitschaftsbetriebsart beendet wird, wird der Stromverbrauch in dieser Betriebsart ganz beträchtlich herabgesetzt, so daß sich insgesamt eine große Stromeinsparung realisieren läßt. Weiterhin wird in der Bereitschaftsbetriebsart der Schwingungsbetrieb des

Oszillatorkreises nach der Lieferung von Zeitsignalen für einen Befehlszyklus vom Schrittaktgenerator beendet, so daß der interne Betrieb nicht während bzw. innerhalb eines Befehlszyklus beendet wird. Ein anderer Gesichtspunkt besteht darin, daß unmittelbar nach Beginn des Schwingungsbetriebs des Oszillatorkreises sowohl Schwingungspegel als auch Schwingungsfrequenz zu niedrig sind. Bei der erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltung liefert der Schrittaktgenerator erst dann ein Zeitsignal, wenn sich die Schwingung stabilisiert hat, doch wird eine Zeitspanne entsprechend der Periode vom Beginn der Schwingung bis zur zufriedenstellenden Stabilisierung der Schwingung mittels eines Zählers durch Zählung einer vorbestimmten Zahl von Impulsen gemessen, wobei nach Ablauf dieser Zeitspanne von der Bereitschaftsbetriebsart auf die Arbeitsbetriebsart umgeschaltet wird. Es besteht somit keine Möglichkeit für eine fehlerhafte Arbeitsweise des Schrittaktgenerators infolge von instabilen Taktirr pulsen. Aus diesem Grund kann nach der Aufhebung der Bereitschaftsbetriebsart die Signalverarbeitung im selben Zustand wie vor der Bereitschaftsbetriebsart ohne weiteres wieder aufgenommen werden.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert» Es zeigen;

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Schrittaktgenerators und eines Oszillatorkreises bei einer bisherigen integrierten Halbleiterschaltung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer integrierten Halbleiterschaltung mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 3 ein detailliertes Blockschaltbild des Schritttaktgenerators und des Statusregisters gemäß Fig. 2,

Fig. 4 ein Schaltbild zur Veranschaulichung der Einzelheiten des Oszillatorkreises gemäß Fig. 2 und

Fig. 5A bis 5D ein Zeitsteuerdiagrairan zur Erläuterung der Arbeitsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 2, wobei Fig. 5A einen vom Oszillatorkreis ausgegebenen Taktsignalimpuls, Fig. 5B ein von einer Klemme 52 abgenommenes Signal, Fig. 5C ein Kennzeichen H und Fig. 5D ein vom Schrittaktgenerator abgegebenes Schwingunusstopsignal veranschaulichen.

Fig. 1 ist eingangs bereits erläutert worden.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen integrierten Halbleiterschaltung stellt einen Einchip- Mikrorechner der eingangs erwähnten Art dar. Gemäß Fig. 2 dient ein Festwertspeicher (ROM) 30 zur Speicherung von Programmen, wobei Benutzerbefehle aus diesem Festwertspeicher auslesbar und ausführbar sind. Ein Programmzähler (PC) 32 bezeichnet die Adressensätze des Festwertspeichers 30, zu denen ein Zugriff erfolgen soll. Das aus dem Festwertspeicher 30 ausgelesene Programm wird einem Befehlsregister 34 zugeführt, welches den aus dem Festwertspeicher 30 ausgelesenen Befehl hält und ihn in einem vorbestimmten Schrittakt (timing)einem Befehlsdekodierer

zuführt. Letzterer dekodiert die vom Befehlsregister 34 gelieferten Befehle unter Erzeugung verschiedener Steuersignale. Ein an eine Datenschiene 40 angeschlossener Randomspeicher (RAM) 38 nimmt Daten zur Speicherung von der Datenschiene 40 ab oder gibt in ihm gespeicherte Daten zur Datenschiene 40 aus. Ein Adressenregister (AR) 42 bezeichnet die Adressen der Speicherplätze im Randomspeicher 38, zu denen ein Zugriff erfolgen soll. Ein Akkumulator (ACC) 44 bildet beispielsweise ein 4-Bit-Register, in dem zu verarbeitende Daten, die Ergebnisse der Datenverarbeitung sowie die Daten von einem Eingang und zu einem Ausgang zwischengespeichert werden. Ein Statusregister 48 enthält ein O-Kennzeichen (Kennzeichen Z), ein Übertrag-Kennzeichen (Kennzeichen C), ein Kennzeichen D und ein Kennzeichen H. Das Kennzeichen Z wird auf die Größe einer logischen "1" gesetzt, wenn alle Bits des Ergebnisses der Operation oder Verarbeitung bei der Ausführung eines Befehls, welcher als zu erneuernd bezeichnet ist, Null betragen; im anderen Fall wird dieses Kennzeichen auf eine logische "0" gesetzt. Das Kennzeichen Z wird nicht nur für die Bestimmung der Größe Null, sondern auch für einen Zustand eines Nebenprogramms in einem Programmstrom benutzt.

Das Kennzeichen C wird auf eine logische "1" gesetzt, wenn ein Übertrag bei einer Addition oder bei einer Erhöhung bei der Ausführung eines Befehls, der als zu erneuernd bezeichnet ist, erzeugt wird; anderenfalls besitzt dieses Kennzeichen C die logische Größe "0". Bei einer Subtraktion ist dieses Kennzeichen ebenfalls auf die logische Größe "0" gesetzt, während es andernfalls die logische Größe "1" besitzt. Dieses Kennzeichen wird für die Bestimmung der Größe von Daten sowie für Rechnungen mit mehreren Ziffern bzw. Stellen benutzt.

Das Kennzeichen D wird als Eingabe/Ausgabe-Schaltsignal zum Umschalten eines Eingabe/Ausgabe- bzw. E/A-Zugangs benutzt, der je nach dem Programm auf die eine oder andere Seite umschaltbar ist. Wenn das Kennzeichen D eine logische "O" ist, wird der E/A-Zugang beispielsweise auf die Eingabeseite umgeschaltet, während er im Fall einer logischen "1" auf die Ausgabeseite umgeschaltet wird.

Das Kennzeichen H wird als Steuersignal für die Halteoperation benutzt. Wenn diese-s Kennzeichen einer logischen "1" entspricht, wird der Bereitschaftszustand des Schrittaktgenerators eingeleitet, wobei die Schaltung in einen Pausenzustand versetzt wird. Die Wiederaufnahme der Operation aus dem Bereitschaftszustand erfolgt durch Rückstellen des Kennzeichens H auf die logische "O", wobei nach Aufhebung des Bereitschaftszustands die vor dessen Einleitung durchgeführte Verarbeitung fortlaufend weiter ausgeführt wird. Das Rückstellen dieses Kennzeichens H erfolgt durch den Anstieg eines Ausgangssignals eines Zählers, der auf noch näher zu beschreibender Weise eine: vorbestimmte Zahl von Impulsen zählt.

Eine arithmetische und logische Einheit (ALU) 46 wird beispielsweise durch eine binäre 4-Bit-Paralleloperationsschaltung gebildet. An den einen Eingang dieser Einheit 46 werden die Daten von einem Akkumulator 44 oder die Daten von einem Statusregister 48 angekoppelt, während die Daten von der Datenschiene 40 an ihren anderen Eingang angelegt werden. Diese Einheit gibt das Ergebnis der arithmetischen oder logischen Operation zu einer internen Sammelschiene aus, und sie erfaßt auch die Übertragsfunktion (oder Borgefunktion) sowie Null.

Ein Eingabe/Ausgabe- bzw. E/A-Zugang 50 dient zur Lieferung von Daten auf der Datenschiene 40 über eine Anzahl von Anschlüssen 52, bis 52 nach außen

1 η

sowie zur Abnahme von externen Daten über die Anschlüsse 52 bis 52 . Der Anschluß 52 des E/A-Zugangs

^ XX Al

50 dient zur Erfassung bzw. Abnahme der dem Mikrorechner zugeführten Speisespannung V, wobei der Kollektor eines npn-Transistors Q, dessen Basis mit der Speisespannung V beschickt wird, an Masse liegt. Der Kollektor des Transistors Q wird mit der Kollektorspannung V beschickt, während die Basis dieses Transistors mit der Speisespannung V _ des Einehip-Mikro*- rechners gespeist wird. .

Wenn die Speisespannung V oberhalb eines Schwellenwerts liegt, schaltet der Transistor Q durch, so daß ein Signal niedrigen Pegels an die Klemme 52 angelegt wird. Wenn die Speisespannung V unter den Schwellenwert abfällt, sperrt der Transistor Q, woraufhin der Klemme 52 ein Signal hohen Pegels (V ) aufgeprägt , wird. Das Signal hohen oder niedrigen Pegels von der Klemme 52 wird dem E/A-Zugang 50 sowie einem noch zu beschreibenden Schwing- bzw. Oszillatorkreis 54 zugeführt. Das dem E/A-Zugang 50 zugeführte Signal hohen oder niedrigen Pegels wird entsprechend einem Software-Befehl ausgelesen und über eine Datenschiene 40 beispielsweise zum Akkumulator 44 geleitet. Der Inhalt des Akkumulators 44 wird in die arithmetische und logische Einheit 46 geladen, in welcher nach einem Software-Befehl geprüft wird, ob es sich um einen hohen oder einen niedrigen logischen Pegel handelt. Wenn ein hoher logischer Pegel vo "liegt, wird das Kennzeichen H des Statusregisters 48 auf eine logische

"1" gesetzt.

Der Oszillatorkreis 54 erzeugt einen Grund-Taktsignalimpuls zur Steuerung der Arbeitsweise bzw. Operation des Einchip-Rechners. Dieser Oszillatorkreis ist so ausgelegt, daß seine Schwingung nach Maßgabe des Pegels an der Klemme 52 und eines Schwingungs-Stopsignals gesteuert wird, das von einem noch zu erläuternden Schrittaktgenerator (TG) 56 geliefert wird. Die vom Oszillatorkreis 54 gelieferten Taktimpulse werden dem Schrittaktgenerator 56 sowie einem noch zu beschreibenden Zähler zugeführt.

Der Schrittaktgenerator 56 erzeugt ein Schrittaktbzw. Zeitsignal, wenn das Kennzeichen H im Statusregister 48 nicht gesetzt ist (d.h. die logische Größe "0" besitzt). Wenn das Kennzeichen H gesetzt ist (d.h. logische "1"), wird nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne die Erzeugung des Zeitsignals beendet, während dem Oszillatorkreis 54 das Schwingungs-Stopsignal zugeführt wird.

Ein mit dem Oszillatorkreis 54 verbundener Zähler zählt die von ersterem ausgegebenen Taktimpulse, um beim Erreichen eines vorbestimmten Zählstands ein Signal hohen Pegels abzugeben.

Fig. 3 ist ein detalliertes Blockschaltbild des Schritttaktgenerators und eines Teils des Statusgenerators bzw. -registers.

Gemäß Fig. 3 zählt ein Binärzähler 60 die vom Oszillatorkreis 54 abgegebenen Taktsignalimpulse, wobei er ein Taktsignal mit einer vom vorherJgenannten Grund-

Taktsignal verschiedenen Frequenz liefert, das einem ersten D-Typ-Flip-Flop 62 zugeführt wird. Letzteres liefert ein Taktsignal, dessen Phase gegenüber dem Taktsignal des Binärzählers 60 um eine halbe Zyklusperiode verschoben ist, zu einem NAND-Glied 66 sowie zu einem zweiten D-Typ-Flip-Flop 64. Letzteres verschiebt das Taktsignal des ersten Flip-Flops 62 um eine halbe Zyklusperiode und liefert dieses verschobene Taktsignal zum NAND-Glied 66.

Wenn ein H-Kennzeichensignal der logischen Größe "1" über die Datenschiene 40 zur D-Eingangsklemme eines H-Kennzeichen-Flip-Flops 68 geliefert wird, wird dessen Ausgangssignal Q dem Binärzähler 60 sowie der D-Eingangsklemme eines Schwingungsstopsignal-Flip-Flops 69 nach Maßgabe eines vom Flip-Flop 68 gelieferten SETZ-Signal zugeführt. Infolgedessen wird der Binärzähler 60 rückgestellt bzw. rückgesetzt, so daß der Schrittaktgenerator 22 die Lieferung des Zeitsignals beendet, während ein Schwingungs-Stopsignal zum Oszillatorkreis 54 geliefert wird.

Fig. 4 ist ein detailliertes Schaltbild des Oszillatorkreises gemäß Fig. 2.

Beim dargestellten Oszillatorkreis 88 besitzt ein aus einem Widerstand 70, einem Kristallschwinger 72 sowie Kondensatoren 74 und 76 bestehender"; und an externe Klemmen bzw. Anschlüsse 80, 82 des Einchip-Mikrorechners angeschlossener Schwingungsrückkopplungskreis denselben Aufbau wie bei der vorher beschriebenen bisherigen Schaltung. Die integrierte Halbleiterschaltung des Einchip-Mikrorechners enthält andererseits ein erstes NAND-Glied 64, an welches das Ausgangssignal

des an den Anschluß 52 angeschlossenen Transistors Q sowie das Schwingungs-Stopsignal vom Schrittaktgenerator 56 angelegt werden. Der Ausgang des ersten NAND-Glieds 84 ist mit der einen Eingangsklemme eines zweiten NAND-Glieds 86 verbunden, an dessen anderer Eingangsklemme das Schwingungssignal über den Anschluß 80 anliegt. Das Ausgangssignal des zweiten NAND-Glieds 86 wird zum Schrittaktgenerator 56 sowie zum Zähler 58 geliefert. Das genannte NAND-Glied 86 kann ein invertierendes Tor bzw. Gatter oder ein NOR-Glied sein.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläutert. Wenn die Speisespannung die Schwellenwertspannung des Einchip-Mikrorechners übersteigt, schaltet der Transistor Q durch, wobei eine Spannung niedrigen Pegels (unter dem Schwellenwert) dem E/A-Zugang 50 sowie dem ersten NAND-Glied 84 zugeführt wird. Daraufhin gibt das erste NAND-Glied 84 ein Signal eines hohen logischen Pegels ab, das an die eine Eingangsklemme des zweiten NAND-Glieds 86 angelegt wird. Der Schwingungsrückkopplungskreis 78 liefert daher den Grund-Taktsignalimpuls über das zweite NAND-Glied 86 zum Schrittaktgenerator 56 sowie zum Zähler 58. Auf der Grundlage dieses Grund-Taktsignalimpul-· ses liefert der Schrittaktgenerator 56 Schrittakt- bzw. Zeitsignale. Das vom E/A-Zugang 50 abgegriffene Signal niedrigen Pegels wird entsprechend einem Befehl ausgelesen, der über die Datenschiene 40 in den Akkumulator 44 geladen werden soll, worauf in der arithmetischen und logischen Einheit 46 geprüft wird, ob dieses Signal einen niedrigen und einen hohen Pegel besitzt. Da der Signalpegel niedrig ist, wird das Kennzeichen H auf eine logische "0" gesetzt. Der Mikrorechner wird daraufhin in die Arbeitsbetriebsart versetzt.

Wenn die Speisespannung unterhalb des Schwellenwerts liegt, sperrt der Transistor Q. Infolgedessen wird ein Signal eines hohen logischen Pegels über den Anschluß 52 zum E/A-Zugang 50 geliefert. Die Periode dieses Pegels entspricht der Hochpegelperiode des Impulses gemäß Fig. 5B. Außerdem wird dieses Signal zum zweiten NAND-Glied 84 des Schwingkreises 54 geliefert. Wie aus Fig. 5C ersichtlich ist, geht das Kennzeichensignal H somit nicht auf den hohen Pegel über. Demzufolge besitzt das vom Schrittaktgenerator 56 zum ersten NAND-Glied 84 gelieferte Schwingungs-Stopsignal, d.h. das Ausgangssignal Q des Flip-Flops, den niedrigen logischen Pegel. Das erste NAND-Glied 84 liefert somit ein Signal eines hohen logischen Pegels zum zweiten NAND-Glied 86, so daß das Taktsignal des Schwingungsrückkopplungskreises 78 weiterhin über das zweite NAND-Glied 86 zum Schrittaktgenerator 56 und zum Zähler 58 geliefert wird. Anschließend wird während der Periode des hohen Pegels gemäß Fig. 5B der Inhalt des E/AZugangs 50 über die Datenschiene 40 und den Akkumulator 44 nach Maßgabe eines Befehls zur arithmetischen und logischen Einheit 46 übertragen. In dieser Einheit 46 wird geprüft, ob das Eingangssignal .den hohen oder den niedrigen logischen Pegel besitzt. Da das Prüfergebnis zeigt, daß der vom Anschluß 52 abgenommene Inhalt den hohen Pegel besitzt, wird das Kennzeichensignal H des logischen Pegels "1" über die Datenschiene 40 an die D-Eingangsklemme des H-Kennzeichen-Flip-Flops 68 angelegt. Danach wird das Setzsignal vom vorher genannten Befehlsdekodierer 36 an die Takt-Eingangsklemme des D-Typ-Flip-Flops 68 angelegt, das seinerseits ein Rücksetzsignal zur Zählerrücksetzklemme des Binärzählers 60 des Schrittaktgenerators 22 liefert. Das an die Takt-Eingangsklemme des Flip-Flops 6 8 angelegte Setzsignal wird nach dem Laden des nächsten Befehls, der nach

dem augenblicklich ausgeführten Befehl abgerufen wird, in das Befehlsregister 34 geladen. Das Ausgangssignal Q des H-Kennzeichen-Flip-Flops 68 wird der D-Eingangsklemme des Schwingungsstopsignal-Flip-Flops 69 aufgeprägt. Letzteres wird somit mit dem Anstieg des nächsten Taktimpulses gesetzt, um sein Ausgangssignal Q (des hohen logischen Pegels) der anderen^Eingangsklemme des ersten NAND-Glieds 84 des Oszillatorkreises 54 zuzuführen. Infolgedessen gibt das erste NAND-Glied 84 ein Signal eines niedrigen logischen Pegels an die eine Eingangsklemme des zweiten NAND-Glieds 86 ab. Hierdurch wird die Erzeugung des Taktsignals vom Schwingungsrückkopplungskreis 78 verhindert. Infolgedessen wird der Schwingungsbetrieb des Oszillatorkreises 20 bzw. 54 beendet, d.h. der Lade- und Entladestrom zum und vom Kondensator 18 sowie der Durchgangsstrom (straight current) durch das Oszillator-NAND-Glied 86 werden unterbrochen, so daß nur noch ein Leck- bzw. Streustrom fließt. Auf diese Weise kann eine große Verringerung des Stromverbrauchs realisiert werden.

Im folgenden ist die Arbeitsweise für den Fall beschrieben, daß die Speisespannung V wieder zugeführt wird und über den Schwellenwert ansteigt. Dabei wird der Transistor Q getriggert bzw. durchgeschaltet.Infolgedessen wird das Signal des niedrigen logischen Pegels über den Anschluß 52 zum E/A-Zugang 50 sowie zur einen Eingangsklemme des ersten NAND-Glieds 84 geleitet. Letzteres legt daraufhin ein Signal eines hohen logischen Pegels an die eine Eingangsklemme des zweiten NAND-Glieds 86, so daß der Schwingungsrückkopplungskreis 78 die Grund-Taktimpulse über das zweite NAND-Glied 86 zum Schrittaktgenerator 56 und zum Zähler 58 liefert. Zu diesem Zeitpunkt ist das Kennzeichensignal H immer noch vorhanden, weshalb der Schrittaktgenerator

56 kein Schrittakt- bzw. Zeitsignal erzeugt. Zwischenzeitlich wird der Zähler 58 mit den Taktimpulsen vom Oszillatorkreis 54 gespeist; wenn ein vorbestimmter Zähletand erreicht ist, wird das Signal des hohen logischen Pegels der RÜcksetzklemme des Flip-Flops für das Kennzeichen H zugeführt. Infolgedessen wird das Flip-Flop 68 rückgesetzt, worauf das ihm zugeführte Rücksetzsignal abfällt (is released)". Aus diesem Grund wird ein Taktsignalimpuls mit einer ständigen und stabilen Schwingungsfrequenz dem Schrittaktgenerator 22 eingegeben, so daß dieser Schrittakt- bzw. Zeitsignale liefert. Mit dem Rücksetzen des H-Kennzeichen-Flip-Flops ■ wird die Arbeitsbetriebsart des Mikrorechners wieder eingeleitet.

Leerseite

Claims

Henkel, Kern, Frier ft Η&αβΙ P^teirtanwaite

Registered Representatives

before the

European Patent Office

Möhtetraße 37

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha D-8000 München 80

Kawasaki, Japan Tel · 089/982085-87

Telex: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid

YK-56P13O-3 20. Juli 1981

Integrierte Halbleiterschaltung mit Oszillatorkreis

Patentansprüche

Integrierte Halbleiterschaltung, die selektiv in eine Arbeitsbetriebsart oder eine Bereitschaftsbetriebsart schaltbar ist, gekennzeichnet durch einen Schwing- bzw. Oszillatorkreis (88) zur Lieferung eines Frequenzsignals für die Steuerung des Betriebs der integrierten Halbleiterschaltung und durch an den Oszillatorkreis angeschlossene Einrichtungen (86, 84) zur Beendigung des Schwingungsbetriebs des Oszillatorkreises (88) bei Einleitung (at the time) der Bereitschaftsbetriebsart.
2. Integrierte Halbleiterschaltung, die selektiv in eine Arbeitsbetriebsart und eine Bereitschaftsbetriebsart schaltbar ist, gekennzeichnet durch einen Schwingbzw. Oszillatorkreis (88) mit einem Schwingungsrückkopplungskreis (78) zur Abgabe eines Schwingungsfrequenz

signals für die Steuerung der Arbeitsweise der integrierten Halbleiterschaltung und einer an den Schwingungsrückkopplungskreis (78) angeschlossenen ersten Toreinheit (gate means) (86) zum Blockieren des Schwingungsfrequenz-Ausgangssignals des Schwingungsrückkopp lungskreises (78) nach Maßgabe eines externen Steuersignals, durch einen an den Oszillatorkreis (88) angeschlossenen Schrittaktgenerator (56) zur Abnahme des Frequenz-Ausgangssignals des Oszillatorkreises (88) sowie zur-Abgabe verschiedener Schrittakt- bzw. Zeit-(steuer)sigmile und eines Schwingungs-Stopsignals zur Beendigung des Schwingungsbetriebs des Oszillatorkreises (88) bei Einleitung der Bereitschaftsbetriebsart, und durch eine an den Oszillatorkreis und den Schrittaktgenerator angeschlossene zweite Toreinheit (84) zur Lieferung einer Information für die Beendigung' oder Einleitung der Schwingung zum Oszillatorkreis (88) nach Maßgabe eines Schwingungs-Stopsignals vom Schrittaktgenerator oder eines an einen außerhalb der integrierten Halbleiterschaltung angeordneten Anschluß angelegten (externen) Steuersignals.
3. Halbleiterscl altung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zählereinheit (58) an die erste Toreinheit (86) se angeschlossen ist, daß das Schwingungs-Stopsignal dem Oszillatorkreis (88) von der zweiten Toreinheit (84) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne zuführbar ist.
4. Halbleiterschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kennzeicheneinheit (68) vorgesehen ist, die nach Maßgabe des Inhalts des externen Steuersignals setzbar oder rücksetzbar ist, wobei die Lieferung von Zeit(Steuer)Signalen vom Schrittaktgenerator

(56) in Abhängigkeit vom Inhalt der Kennzeicheneinheit (68) gesperrt bzw. unterdrückt wird.
5. Betriebssteuervorrichtung in Form eines hochintegrierten Halbleiterelements, das selektiv in eine Arbeitsund eine Bereitschaftsbetriebsart setzbar ist, gekennzeichnet durch eine Datenschiene (40), durch einen Eingabe/Ausgabe-Anschluß biw. -Zugang (50) zur Abnahme einer Information von einer außerhalb der Betriebssteuervorrichtung angeordneten Einrichtung zum Setzen der Arbeits- oder der Bereitschaftsbetriebsart, durch eine mit dem Eingabe/Ausgabe-Zugang (50) über die Datenschiene (40) verbundene Registereinheit (48) zur Speicherung der von ersterem abgenommenen Betriebsartinformation, durch eine arithmetische und logische Einheit (46), die zur Durchführung von arithmetischen und logischen Operationen mit der Datenschiene (40) und der Registereinheit (48) verbunden ist, durch einen Schwing- bzw. OKzillatorkreis (88) zur Lieferung eines Grundfrequemssignals zur Ansteuerung der Betriebssteuervorrichtung und durch eine mit dem Oszillatorkreis verbundene Einrichtung (86) zur Beendigung des Schwingungsbetriebs des Oszillatorkreises bei Einleitung der Bereitschaftsbetriebsart.
6. Betriebssteuervorrichtung in Form eines hochintegrierten Halbleiterelements, das selektiv in eine Arbeitsund eine Bereitschaftsbetriebsart setzbar ist, gekennzeichnet durch eine Eatenschiene (40),durch einen Eingabe/Ausgabe-Anschluß bzw. -Zugang (50) zur Abnahme einer Information von einer außerhalb der Betriebssteuervorrichtung angeordneten Betriebsartsetzeinrichtung, durch eine an den Eingabe/Ausgabe-Zugang (50) über die Datenschiene (40) angeschlossene Registerein-

-A-

heit (48), um die abgenommene Betriebsartinformation im Eingabe/Ausgabe-Zugang (50) abzuspeichern, durch eine mit der Datenschiene und der Registereinheit verbundene arithmetische und logische Einheit (46) zur Durchführung von arithmetischen und logischen Operationen, durch einen Schwing- bzw. Oszillatorkreis (88) mit einem Schwingungsrückkopplungskreis (78) zur Abgabe eines Schwingungsfrequenzsignals für die Steuerung der Arbeitsweise der Halbleiterschaltung und einer mit dem Schwingungsrückkopplungskreis (78) verbundenen ersten Toreinheit (86) zum Blockieren des Schwingungsfrequenz-Ausgangssignals vom Schwingungsrückkopplungskreis (78)nach Maßgabe eines externen Steuersignals, durch einen mit dem Oszillatorkreis (88) verbundenen und mit dessen Ausgangsfrequenzsignal gespeisten Schrittaktgenerator (56) zur Abgabe verschiedener. Schrittakt- bzw. Zeit(Steuer)signale und eines Schwingungs-Stopsignals zur Beendigung des Schwingungsbetriebs des Oszillatorkreises bei Einleitung der Bereitschaftsbetriebsart, und durch eine mit dem Oszillatorkreis (88) und dem Schrittaktgenerator (56) verbundene zweite Toreinheit (84) zur Lieferung von Informationen bezüglich der Beendigung und Einleitung der Schwingung zum Oszillatorkreis (88) nach Maßgabe des Schwingungs-Stopsignals vom Schrittaktgenerator (56) und eines über einen außerhalb der integrierten Halbleiterschaltung angeordneten Anschluß zugeführten (externen) Steuersignals.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zählereinheit (58) vorgesehen ist, die derart mit der ersten Toreinheit (86) verbunden ist, daß das Schwingungs-Stopsignal von der zweiten Toreinheit (84) dem Oszillatorkreis zuführbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß eine Kennzeicheneinheit (68) vorgesehen ist, die nach Maßgabe des Inhalts des externen Steuersignals setzbar oder rücksetzbar ist, wobei die Lieferung von Zeit(Steuer)Signalen vom Schrittaktgenerator (56) in Abhängigkeit vom Inhalt der Kennzeicheneinheit (68) gesperrt bzw. unterdrückt wird.