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DE10120790A1 - Schaltungsanordnung zur Verringerung der Versorgungsspannung eines Schaltungsteils sowie Verfahren zum Aktivieren eines Schaltungsteils - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Verringerung der Versorgungsspannung eines Schaltungsteils sowie Verfahren zum Aktivieren eines Schaltungsteils

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Publication number
DE10120790A1
DE10120790A1 DE10120790A DE10120790A DE10120790A1 DE 10120790 A1 DE10120790 A1 DE 10120790A1 DE 10120790 A DE10120790 A DE 10120790A DE 10120790 A DE10120790 A DE 10120790A DE 10120790 A1 DE10120790 A1 DE 10120790A1
Authority
DE
Germany
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supply path
voltage supply
circuit
voltage
circuit arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE10120790A
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English (en)
Inventor
Joerg Berthold
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.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE10120790A priority Critical patent/DE10120790A1/de
Priority to US10/132,502 priority patent/US6570439B2/en
Publication of DE10120790A1 publication Critical patent/DE10120790A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K19/0008—Arrangements for reducing power consumption
    • H03K19/0016—Arrangements for reducing power consumption by using a control or a clock signal, e.g. in order to apply power supply
    • G—PHYSICS
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Abstract

Zur Verringerung der Stromaufnahme eines Schaltkreises (1) im Ruhezustand kann die Spannungsversorgung nicht ganz abgeschaltet werden, wenn der Schaltkreis (1) auch im Ruhezustand an eine wenn auch verringerte Versorgungsspannung angeschlossen sein muss. Dies ist insbesondere bei Speicherbausteinen der Fall, die ansonsten den Speicherinhalt verlieren würden. Um trotz der gerade bei verringerter Spannungsversorgung erhöhten Störempfindlichkeit des Schaltkreises (1) einen zuverlässigen Betrieb zu erreichen, ist zusätzlich zu einem globalen Spannungsversorgungspfad (6, 7) zur Versorgung des Schaltkreises (1) im Betriebszustand ein Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad (10, 11) vorgesehen, mit dem der Schaltkreis (1) insbesondere über Transistordioden (14, 15) verbunden ist. Sobald der Schaltkreis (1) mittels erster Schaltmittel (12, 13) vom globalen Spannungsversorgungspfad (6, 7) getrennt ist, wird er aufgrund des Spannungsverlustes in den Transistordioden (14, 15) vom Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad (10, 11) gespeist, der ausschließlich zur Versorgung von in den Ruhezustand versetzten Schaltungsteilen (1) vorgesehen ist und auf dem daher weniger Strom- bzw. Spannungsspitzen auftreten können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Verringerung der Versorgungsspannung eines Schaltungsteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Aktivieren eines mit verringerter Spannung versorgten Schaltungsteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Bei elektronischen Schaltungen ist man bemüht, den Leistungsverbrauch bzw. die Stromaufnahme zu senken. Dies ist insbesondere bei modernen CMOS-Schaltungen der Fall, bei denen eine hohe Schaltgeschwindigkeit durch einen hohen Ruhestrom erkauft wird. Weiterhin wird in der Regel eine verringerte Stromaufnahme bei netzunabhängigen, Batterie- bzw. Akkumulator-gespeisten Schaltungen gefordert. Dazu ist es bekannt, nicht benötigte Schaltungsteile in einen Ruhezustand mit verringerter Spannungsversorgung und damit verringerter Stromaufnahme zu versetzen.
Weist ein Schaltungsteil jedoch Speicherzellen auf, deren gespeicherte Daten nicht verlorengehen dürfen, so kann auch im Ruhezustand die Stromaufnahme nicht auf Null gesenkt werden, da sonst der Speicherinhalt verlorengehen würde. Bei solchen Fällen ist es beispielsweise durch die DE 198 11 353 C1 bekannt, die Versorgungsspannung des Schaltungsteils im Ruhezustand zu verringern, um eine geringere Stromaufnahme und ein Halten des Speicherinhalts zu erreichen. Dazu ist der lokale Spannungsversorgungspfad des in den Ruhezustand versetzbaren Schaltungsteils mit einem globalen Spannungsversorgungspfad mit Schalttransistoren zum niederohmigen Verbinden der beiden Spannungsversorgungspfade verbunden, denen jeweils eine Transistordiode parallel geschaltet ist. Sobald die Schalttransistoren abgeschaltet werden, fließt der Versorgungsstrom für den Schaltungsteil über die Transistordioden, an denen jedoch eine bestimmte Spannung abfällt, so dass die Versorgungsspannung des Schaltungsteils und damit dessen Stromaufnahme verringert wird. Diese Lösung weist insbesondere den Nachteil auf, dass die Spannung im globalen Spannungsversorgungspfad aufgrund von Schaltvorgängen in anderen Schaltungsteilen schwanken und damit auch die Spannung im lokalen Spannungsversorgungspfad des Schaltungsteils beeinflussen kann. Dies kann den Verlust von Speicherinhalten insbesondere deshalb bedeuten, weil bei verringerter Versorgungsspannung im Ruhezustand die Speicherzellen eine geringere Störsicherheit aufweisen. Weiterhin besteht nachteiligerweise bei dieser Schaltungsanordnung auch während des Reaktivierungsvorgangs ein erhöhtes Datenverlustrisiko. Werden nämlich zu Beginn des Reaktivierungsvorgangs die beiden Schalttransistoren geschlossen, so muss der Schaltungsteil mit den Speicherzellen auf den Betrag der Spannung im globalen Spannungsversorgungspfad aufgeladen werden, so dass ein relativ hoher Strom fließt, der gerade zu Beginn des Reaktivierungsvorgangs wegen der dann noch niedrigen Störsicherheit zum Datenverlust führen kann. Weiterhin wird durch das Schließen der Schalttransistoren der lokale Spannungsversorgungspfad des Schaltungsteils niederohmig mit dem globalen Spannungsversorgungspfad verbunden, so dass auch durch andere Schaltungsteile verursachte Stromspitzen in dieser Phase der verringerten Störsicherheit ebenfalls zum Datenverlust führen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen ein Schaltungsteil ohne die Gefahr störender Strom- bzw. Spannungsspitzen in einen Ruhezustand versetzt und wieder reaktiviert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.
Durch den zusätzlichen Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad können für ein Schaltungsteil für den Ruhezustand wesentlich günstigere Betriebsbedingungen geschaffen werden, da der Spannungsversorgungspfad für den Ruhezustand entsprechend der für einen störsicheren Ruhezustand erforderlichen Merkmale unabhängig vom globalen Spannungsversorgungspfad ausgelegt werden kann. Für den globalen Spannungsversorgungspfad zur Versorgung der aktiven Schaltungsteile wird meist eine niederohmige Verbindung gewünscht, um auch bei wechselnder Stromaufnahme eine konstante Versorgungsspannung zu gewährleisten und zusätzlich auch die Versorgung mit erhöhtem Strom zum Erreichen hoher Schaltgeschwindigkeiten zu ermöglichen. Durch eine solche niederohmige Auslegung werden jedoch auch Strom- bzw. Spannungsspitzen besser übertragen und können somit bei der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung in den Ruhezustand versetzte Schaltungsteile stören. Der erfindungsgemäße zusätzliche Spannungsversorgungspfad für den Ruhezustand hingegen muss keine hohen Ströme liefern und kann somit hochohmiger ausgelegt werden, so dass eine bessere Entkopplung von in der Schaltung auftretenden Strom- bzw. Spannungsspitzen erreicht wird.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann allgemein erreicht werden, dass bestimmte Schaltungsteile von einem ersten bzw. dem globalen Spannungsversorgungspfad entkoppelt und an einen zweiten Spannungsversorgungspfad bzw. den Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad angekoppelt werden. Wenn nun ausschließlich inaktive Schaltungsteile an den zweiten Spannungsversorgungspfad angekoppelt werden, werden auf diesem notwendigerweise wesentlich weniger Strom- bzw. Spannungsspitzen auftreten, so dass die daran angekoppelten Schaltungsteile weniger Störungen ausgesetzt sind.
Beispielsweise können dies allgemein Schaltungsteile sein, die auch in einem inaktiven Zustand mit Spannung versorgt werden müssen, wobei jedoch Störungen über die Spannungsversorgung vermieden werden sollen.
Wenn an dem Schaltungsmittel zum Verbinden des globalen Spannungsversorgungspfads mit dem Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad bei Stromfluss eine Spannung abfällt, kann auf diese Weise die Versorgungsspannung des in den Ruhezustand versetzten Schaltungsteils verringert werden, wodurch auch seine Stromaufnahme in der Regel gesenkt wird. Als solches Schaltungsmittel können beispielsweise Transistordioden, Dioden oder auch Zehnerdioden eingesetzt werden, mit denen ein variabler Spannungsabfall eingestellt werden kann. Bei Transistordioden bzw. Dioden können auch mehrere in Serie geschaltet werden, um einen höheren Spannungsabfall an ihnen und damit eine geringere Spannungsversorgung des Schaltungsteils zu erreichen. Weiterhin können als Schaltungsmittel Schalttransistoren eingesetzt werden, wobei jedoch sichergestellt sein muss, dass die Schalttransistoren nicht zur gleichen Zeit wie die ersten Schaltmittel geschlossen sein dürfen.
Ferner ist es möglich, den Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad mit einer geringeren Spannung zu beaufschlagen, so dass bei gleichem Spannungsabfall an den zweiten Schaltmitteln eine geringere Versorgungsspannung des Schaltungsteils erreicht wird. Zusätzlich kann auf diese Weise auch der Wirkungsgrad der gesamten Schaltung erhöht werden, da die Spannungsdifferenz zwischen dem globalen und dem Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad nicht ausschließlich durch einen Spannungsabfall an den Schaltungsmitteln, sondern auch auf andere Weise, insbesondere durch Spannungswandler erzeugt werden kann.
Vorteilhafterweise weist die Schaltungsanordnung zweite Schaltmittel zum Verbinden des globalen Spannungsversorgungspfads mit dem Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad auf. Auf diese Weise kann die Störsicherheit während des Reaktivierungsvorgangs erhöht werden, da ein in den Ruhezustand versetzter Schaltungsteil zunächst durch Schließen der zweiten Schaltmittel mit dem störsichereren Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad aufgeladen wird und anschließend durch Schließen der ersten Schaltmittel mit dem globalen Spannungsversorgungspfad verbunden wird. Dadurch können gerade zu Beginn des Reaktivierungsvorgangs, bei dem wegen der noch niedrigen Spannung die Störsicherheit geringer ist, keine auf dem globalen Spannungsversorgungspfad auftretenden Strom- bzw. Spannungsspitzen den Schaltkreis stören.
Sobald der zu reaktivierende Schaltungsteil durch Schließen der zweiten Schaltmittel über den Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad hinreichend aufgeladen ist und durch Schließen der ersten Schaltmittel mit dem globalen Spannungsversorgungspfad verbunden wird, werden die zweiten Schaltmittel wieder geöffnet, um eine niederohmige Verbindung des globalen Spannungsversorgungspfads mit dem Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad zu verhindern. Andernfalls könnten nachteiligerweise elektrische Störungen vom globalen Spannungsversorgungspfad zum Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad gelangen und in den Ruhezustand versetzte Schaltungsteile stören.
Vorteilhafterweise werden als Schaltmittel MOS-Transistoren eingesetzt, da diese mit niedrigen Leistungen ansteuerbar sind und im durchgesteuerten Zustand einen geringen Spannungsabfall aufweisen. Falls es sich bei dem in den Ruhezustand zu versetzenden Schaltungsteil um eine MOS- Schaltung handelt, können als MOS-Transistoren ausgeführte Schaltmittel vorteilhafterweise mit auf dem Halbleiter des Schaltungsteils integriert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine bekannte Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und
Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf verschiedener Spannungs- bzw. Stromverläufe innerhalb der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung weist einen in den Ruhezustand zu versetzenden Schaltungsteil 1 auf, der Speicherzellen beinhaltet, die auch im Ruhezustand mit einer wenn auch verringerten Spannung versorgt werden müssen, um ihren Speicherinhalt nicht zu verlieren. Der Schaltungsteil 1 weist einen positiven Spannungsversorgungsanschluss 1 und einen negativen Spannungsversorgungsanschluss 3 auf.
Weiterhin weist der Schaltungsteil 1 mit dem internen Halbleitersubstrat verbundene Anschlüsse 4, 5 auf, mit denen eine Substratspannung angelegt werden kann. Diese führt aufgrund des Substratsteuereffekts zu höheren Einsatzspannungen der Speichertransistoren, so dass bei im Ruhezustand verringerter Versorgungsspannung die Störsicherheit erhöht wird.
Die Spannungsversorgungsanschlüsse 2, 3 des Schaltungsteils 1 sind mit dem positiven Teil 8 bzw. dem negativen Teil 9 eines lokalen Spannungsversorgungspfads verbunden.
Der lokale Spannungsversorgungspfad 8, 9, der in direkter Verbindung mit dem Schaltungsteil 1 steht, ist wiederum mittels zweier Schalttransistoren 12, 13 mit jeweils parallel geschalteten Transistordioden 14, 15 mit dem positiven Teil 6 bzw. dem negativen Teil 7 eines globalen Spannungsversorgungspfads verbunden. Dabei ist die Transistordiode 14 zwischen dem positiven Teil 6 des globalen Spannungsversorgungspfads 6, 7 und dem positiven Teil 8 des lokalen Spannungsversorgungspfads 8, 9 so geschaltet, dass der Strom nur von positiven Teilen 6 des globalen Spannungsversorgungspfads 6, 7 zum positiven Pfad 8 des lokalen Spannungsversorgungspfads 8, 9 fließen kann. Gleiches gilt in umgekehrter Weise für die zweite Transistordiode 15 zwischen den negativen Teilen 7, 9 des globalen bzw. lokalen Spannungsversorgungspfads.
Im aktiven Betrieb sind die beiden Schalttransistoren 12 bzw. 13 geschlossen, so dass der Schaltungsteil 1 über den lokalen Spannungsversorgungspfad 8, 9 niederohmig mit dem globalen Spannungsversorgungspfad 6, 7 verbunden ist. Um den Schaltungsteil 1 in den Ruhezustand zu versetzen, werden die beiden Schalttransistoren 12, 13 geöffnet, wodurch die Spannung jeweils zwischen den positiven Teilen 6, 8 und den negativen Teilen 7, 9 der beiden Spannungsversorgungspfade 6, 7, 8, 9 ansteigt. Erreicht die Spannung einen Betrag, an dem die beiden Transistordioden 14, 15 zu leiten beginnen, fließt ein Strom vom globalen Spannungsversorgungspfad 6, 7 über die beiden Transistordioden 14, 15 und den lokalen Spannungsversorgungspfad 8, 9 durch den Schaltkreis 1. Die im Ruhezustand am Schaltkreis 1 anliegende Spannung ist gleich der Spannung des globalen Spannungsversorgungspfads 6, 7 abzüglich der beiden Spannungsabfälle an den Transistordioden 14, 15. Aufgrund der geringeren Versorgungsspannung des Schaltkreises 1 verringert sich auch dessen Stromaufnahme, so dass durch diese Maßnahme der Stromverbrauch gesenkt werden kann.
In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt. Diese weist zusätzlich zu der in der Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung einen Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad 10, 11 auf, der ausschließlich zur Versorgung von in den Ruhezustand versetzten Schaltungsteilen vorgesehen ist.
Weiterhin sind bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Transistordioden 14, 15 jeweils zwischen dem lokalen Spannungsversorgungspfad 8, 9 und dem Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad 10, 11 geschaltet. Werden nun die Schalttransistoren 12, 13 gesperrt, um den Schaltungsteil 1 in den Ruhezustand zu versetzen, und fällt die Spannung des lokalen Spannungsversorgungspfads 8, 9 unter den Wert der Spannung im Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad 10, 11 abzüglich der Spannungsabfälle in den Transistordioden 14, 15, so beginnt ein Strom vom Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad 10, 11 über die beiden Transistordioden 14, 15 durch den Schaltungsteil 1 zu fließen. Durch das Sperren der beiden Schalttransistoren 12, 13 wird somit der Schaltungsteil 1 vom globalen Spannungsversorgungspfad 6, 7 vollständig entkoppelt und über die Transistordioden 14, 15 an den Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad 10, 11 angekoppelt.
Der Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad 10, 11 ist mit dem globalen Spannungsversorgungspfad 6, 7 an einem Punkt verbunden, der möglichst nahe am Punkt der Einspeisung der Versorgungsspannung liegt, um von den Strom- bzw. Spannungsspitzen entkoppelt zu sein, die unter Umständen von aktiven Schaltungsteilen im globalen Spannungsversorgungspfad erzeugt werden. Dazu können beispielsweise der globale Spannungsversorgungspfad 6, 7 und der Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad 10, 11 beide unmittelbar an Anschlusspunkte angeschlossen sein, an denen die Versorgungsspannung für die gesamte Schaltung eingespeist wird, wobei dies die einzige Verbindung zwischen den beiden Spannungsversorgungspfaden bleibt. Weiterhin kann der Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad 10, 11 über einen Widerstand und/oder eine Induktivität an eine gemeinsame Spannungsversorgung angeschlossen sein, um eine bessere Entkopplung vom globalen Spannungsversorgungspfad 6, 7 zu erreichen.
Wird nun der Schaltungsteil 1 wieder aktiviert, werden die beiden Schalttransistoren 12, 13 geschlossen. Da diese im durchgesteuerten Zustand einen geringeren Spannungsabfall als die beiden Transistordioden 14, 15 aufweisen, wird der lokale Spannungsversorgungspfad 8, 9 über die Schalttransistoren 12, 13 auf nahezu den Spannungswert des globalen Spannungsversorgungspfads 6, 7 aufgeladen. Sobald die Spannungsdifferenz zwischen den positiven Teilen 8, 10 bzw. zwischen den negativen Teilen 9, 11 des lokalen Spannungsversorgungspfads 8, 9 bzw. des Ruhezustand- Spannungsversorgungspfads 10, 11 kleiner als die Durchlassspannung der Transistordioden 14, 15 wird, sperren diese. Der Schaltkreis 1 mit seinem lokalen Spannungsversorgungspfad 8, 9 ist somit vom Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad 10, 11 entkoppelt und wird ausschließlich über die Schalttransistoren 12, 13 vom globalen Spannungsversorgungspfad 6, 7 gespeist.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, das im Wesentlichen der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung entspricht. Der einzige Unterschied besteht darin, dass den beiden Transistordioden 14, 15 jeweils ein weiterer Schalttransistor 16, 17 parallel geschaltet ist. Mit diesem kann beim Reaktivierungsvorgang eine weitere Verbesserung der Störsicherheit erreicht werden. Dazu werden zum Reaktivieren des in den Ruhezustand versetzten Schaltkreises 1 zunächst die Schalttransistoren 16, 17 geschlossen, die den lokalen Spannungsversorgungspfad 8, 9 mit dem Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad 10, 11 niederohmig verbinden. Da der Spannungsabfall an den beiden durchgesteuerten Schalttransistoren 16, 17 kleiner als der der parallel geschalteten Transistordioden 14, 15 ist, wird die Spannung im lokalen Spannungsversorgungspfad 8, 9 bis nahezu auf den Wert der Spannung im Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad 10, 11 angehoben. Vorteilhafterweise ist dabei der Schaltkreis 1 während des Reaktivierungsvorgangs, währenddessen gerade zu Beginn die Störanfälligkeit wegen der noch niedrigen Versorgungsspannung erhöht ist, mit dem Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad 10, 11 verbunden, auf dem keine oder zumindest wesentlich geringere Strom- bzw. Spannungsspitzen auftreten.
Sobald die Spannung im lokalen Spannungsversorgungspfad 8, 9 auf den Wert der Spannung im Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad 10, 11 oder zumindest auf einen Wert angehoben ist, bei dem die Störsicherheit des Schaltkreises 1 hinreichend gering ist, werden die Schalttransistoren 16, 17 zwischen dem lokalen Spannungsversorgungspfad 8, 9 und dem Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad 10, 11 geöffnet und die Schalttransistoren 12, 13 zwischen dem lokalen Spannungsversorgungspfad 8, 9 und dem globalen Spannungsversorgungspfad 6, 7 geschlossen. Auf diese Weise wird der Schaltkreis 1, der in den aktiven Zustand versetzt werden soll, in dem er auch Strom- bzw. Spannungsspitzen verursachen kann, wieder vollständig an den globalen Spannungsversorgungspfad 6, 7 angekoppelt und vom Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad 10, 11 abgekoppelt, der erfindungsgemäß den nicht-aktiven Schaltkreisen vorbehalten bleiben soll.
Der Verlauf der einzelnen Schalt- bzw. Strom- oder Spannungssignale bei der Schaltungsanordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt. Darin bezeichnen A und D den aktiven Zustand, B den Ruhezustand und C den Reaktivierungsvorgang des Schaltkreises 1. Der Verlauf 20 stellt ein Aktivierungssignal dar, das die Schalttransistoren 12, 13 zur Verbindung des globalen Spannungsversorgungspfads 6, 7 und des lokalen Spannungsversorgungspfads 8, 9 steuert. Der Verlauf 21 zeigt die Stromschwankungen des durch den Schaltkreis 1 fließenden Stroms. Der Verlauf 22 entspricht dem Potential des positiven Teils 8 des lokalen Spannungsversorgungspfads 8, 9, wohingegen der Verlauf 23 dem Potential des negativen Teils 9 des lokalen Spannungsversorgungspfads 8, 9 entspricht. Der Verlauf 24 entspricht einem zweiten Aktivierungssignal, das die beiden Schalttransistoren 16, 17 zur Verbindung des lokalen Spannungsversorgungspfads 8, 9 und des Ruhezustand- Spannungsversorgungspfads 10, 11 steuert.
In den aktiven Phasen des Schaltkreises 1 A, D sind die beiden Schalttransistoren 12, 13 (Verlauf 20) angesteuert und die beiden Schalttransistoren 16, 17 (Verlauf 24) nicht angesteuert bzw. geöffnet, so dass der Schaltkreis 1 ausschließlich vom globalen Spannungsversorgungspfad 6, 7 gespeist wird. Wie aus den Verläufen 22 und 23 hervorgeht, liegt in dieser Phase am Schaltkreis 1 eine hohe Betriebsspannung an, die im Wesentlichen der Spannung des globalen Spannungsversorgungspfads 6, 7 entspricht. Wie Verlauf 21 zeigt, ist der Schaltkreis 1 in diesem Betriebszustand jedoch auch den im globalen Spannungsversorgungspfad 6, 7 auftretenden Stromspitzen ausgesetzt.
Im Ruhezustand B werden die beiden Schalttransistoren 12, 13 (Verlauf 20) nicht mehr angesteuert bzw. geöffnet, wobei die Schalttransistoren 16, 17 (Verlauf 24) weiterhin geöffnet bleiben, so dass die Spannung am Schaltkreis 1 (Verläufe 22 und 23) nach einer gewissen Entladezeit auf einen geringeren Wert sinkt. Dieser Wert entspricht der Spannung am Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad 10, 11 abzüglich der Spannungsabfälle in den beiden Transistordioden 14, 15, über die in dieser Phase ausschließlich der Strom zur Versorgung des Schaltkreises 1 fließt.
In der Reaktivierungsphase C werden die beiden Schalttransistoren 16, 17 (verlauf 24) geschlossen, während die beiden Schalttransistoren 12, 13 (Verlauf 20) weiterhin geöffnet bleiben, so dass die Spannung im lokalen Spannungsversorgungspfad 8, 9 auf den Wert der Spannung im Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad 10, 11 langsam angehoben wird. In dieser Phase tritt nur zu Beginn, wenn die beiden Schalttransistoren 16, 17 (Verlauf 24) angesteuert werden, ein kleiner Stromsprung (Verlauf 21) auf, ohne dass jedoch der Schaltkreis 1 den wesentlich höheren in den aktiven Phasen A, D auftretenden Stromspitzen ausgesetzt wäre.
Am Ende des Reaktivierungsvorgangs C werden die beiden Schalttransistoren 16, 17 (Verlauf 24) geöffnet und die beiden Schalttransistoren 12, 13 (Verlauf 20) geschlossen, so dass der Schaltkreis 1 wieder niederohmig an den globalen Spannungsversorgungspfad 6, 7 angekoppelt ist. In diesem Zustand ist der Schaltkreis 1 wieder den im globalen Spannungsversorgungspfad 6, 7 auftretenden Stromspitzen (Verlauf 21) ausgesetzt, wobei er jedoch jetzt mit der Spannung des globalen Spannungsversorgungspfads 6, 7 betrieben wird, so dass die Stromspitzen seinen Betrieb nicht stören können.

Claims (12)

1. Schaltungsanordnung zur Verringerung der Versorgungsspannung eines Schaltungsteils (1) mit einem globalen Spannungsversorgungspfad (6, 7), einem mit dem Schaltungsteil (1) verbundenen lokalen Spannungsversorgungspfad (8, 9) und ersten Schaltmitteln (12, 13) zum Verbinden des globalen Spannungsversorgungspfads (6, 7) mit dem lokalen Spannungsversorgungspfad (8, 9), dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung einen Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad (10, 11) und Schaltungsmittel (14, 15) aufweist, mittels derer der lokale Spannungsversorgungspfad (8, 9) mit dem Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad (10, 11) verbindbar ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schaltungsmitteln (14, 15) bei Stromfluss eine im Wesentlichen konstante Spannung abfällt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsmittel (14, 15) Schalttransistoren sind.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsmittel (14, 15) nur eine Stromdurchlassrichtung aufweisen und insbesondere Transistordioden sind.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad (10, 11) einen höheren Innenwiderstand besitzt als der globale Spannungsversorgungspfad (6, 7).
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad (10, 11) eine geringere Spannung aufweist als der globale Spannungsversorgungspfad (6, 7).
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung zweite Schaltmittel (16, 17) zum Verbinden des lokalen Spannungsversorgungspfads (8, 9) mit dem Ruhezustand-Spannungsversorgungspfad (10, 11) aufweist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel (12, 13, 16, 17) MOS-Transistoren sind.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsteil (1) ein Speicherbaustein ist.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsteil (1) MOS-Elemente aufweist, an deren Substrat die am globalen Spannungsversorgungspfad (6, 7) anliegende Spannung als Substratspannung angelegt ist.
11. Verfahren zum Aktivieren eines mit verringerter Spannung versorgten Schaltungsteils (1) einer Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst für eine bestimmte Zeitdauer der lokale Spannungsversorgungspfad (8, 9) mittels der zweiten Schaltmittel (16, 17) mit dem Ruhezustand- Spannungsversorgungspfad (10, 11) verbunden wird und anschließend der lokale Spannungsversorgungspfad (8, 9) mittels der ersten Schaltmittel (12, 13) mit dem globalen Spannungsversorgungspfad (6, 7) verbunden wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der zweiten Schaltmittel (16, 17) während der ersten Zeitdauer kontinuierlich ansteigend erfolgt.
DE10120790A 2001-04-27 2001-04-27 Schaltungsanordnung zur Verringerung der Versorgungsspannung eines Schaltungsteils sowie Verfahren zum Aktivieren eines Schaltungsteils Ceased DE10120790A1 (de)

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