Brevet FR2662874A1 — publié le 19911206

CIRCUIT INTEGRE AVEC BROCHE DE DETECTION DE MODE L'invention concerne les circuits intégrés. Dans de nombreux cas, et tout particulièrement pour des circuits intégrés complexes, on souhaite disposer d'une ou plusieurs broches permettant de définir à partir de l'extérieur un mode de fonctionnement déterminé du circuit, parmi plusieurs modes possibles. C'est le cas pour les microprocesseurs, les mémoires, et beaucoup d'autres circuits correspondant à des applications variées. Par exemple, on veut pouvoir mettre le circuit soit en mode de test soit en mode de fonctionnement normal. Ou encore, on veut que l'utilisateur ait plusieurs options de fonctionnement possibles, dont il choisira une par l'intermédiaire d'une broche réservée à cet effet. La solution classique pour cela consiste à appliquer de l'extérieur un niveau logique O ou 1 sur la broche, en fonction du mode choisi Un détecteur interne au circuit intégré examine l'état de la broche et fournit au reste du circuit une commande appropriée qui fait fonctionner le circuit soit dans un mode soit dans un autre en fonction du niveau logique détecté. Si le nombre de modes de fonctionnement possibles est supérieur à 2, il faut plus d'une broche pour définir le mode désiré. C'est la solution la plus simple Une solution plus économique en nombre de broches a été imaginée Elle consiste à prévoir un détecteur apte à reconnaître trois états possibles de la broche: état logique O ou état logique 1, ou état haute impédance (broche non connectée ou connectée à une impédance très élevée) Ainsi, chaque broche permet de définir de l'extérieur trois modes de fonctionnement possibles. Pour un nombre de modes désiré, on réduit ainsi le nombre total de broches du circuit intégré Cela est très important étant donné que le prix du circuit intégré est fortement affecté par le prix du boîtier et le prix du boîtier dépend fortement du nombre de broches On peut citer par exemple le cas d'un circuit de 20 broches dans lequel une broche supplémentaire obligerait en fait à passer à un boîtier de 24 broches car il n'y a pas de boîtier standard disponible entre 20 et 24 broches. Les détecteurs existants pour détecter soit un niveau logique 0, soit un niveau logique 1, soit encore un état haute impédance, présentent cependant l'inconvénient de consommer un courant important non seulement pendant la détection, mais aussi en régime permanent. Un but de l'invention est de proposer un circuit simple, peu coûteux, et consommant peu de courant (surtout en régime permanent), pour détecter un état parmi trois sur une broche d'un circuit intégré. Le circuit intégré selon l'invention comporte: une broche d'entrée sur laquelle on veut détecter un niveau parmi trois, une résistance reliée à la broche, un ensemble d'interrupteurs connectés entre la broche, la résistance et deux noeuds de circuit à des potentiels représentant respectivement un premier et un deuxième niveau logique, un registre de mémorisation d'un état logique, et un moyen de commande pour commander les interrupteurs pour: dans une première phase de lecture relier la broche à l'un des noeuds par l'intermédiaire de la résistance, et simultanément relier la broche au registre pour mémoriser dans ce registre le niveau logique auquel est alors portée la broche; dans une deuxième phase de lecture relier la broche à l'autre noeud par l'intermédiaire de la résistance; le circuit comportant en outre un moyen pour fournir un signal définissant l'état de la broche, ce signal résultant d'une combinaison entre les niveaux logiques pris par la broche au cours des deux phases. Le registre mémorise de préférence les deux niveaux logiques pris par la broche au cours des deux phases Le registre a alors deux sorties qui sont transmises à un décodeur qui fournit le signal de sortie désiré servant à imposer un mode de fonctionnement du circuit intégré en fonction de l'état de la broche. On prévoit de préférence selon l'invention qu'un étage tampon est intercalé entre la broche et le registre, et qu'un interrupteur est prévu pour déconnecter la broche de l'entrée de l'étage tampon en dehors des deux phases de lecture et pour maintenir cette entrée à un niveau logique haut ou bas en dehors des deux phases de lecture. De préférence, les interrupteurs comprennent: un premier et un deuxième interrupteurs en série entre deux bornes d'alimentation du circuit intégré, la résistance étant connectée entre la broche et le point milieu des deux interrupteurs, un troisième interrupteur pour relier la broche au registre, et un quatrième interrupteur pour relier le registre à une borne d'alimentation. Le circuit intégré est de préférence réalisé en technologie CMOS pour limiter la consommation de courant au maximum. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente le détecteur d'état selon l'invention; la figure 2 ( 2 a,2 b, 2 c) représente les configurations du détecteur pendant les différentes phases. A la figure 1 est représenté le mode de réalisation préférentiel de l'invention. La broche servant à définir de l'extérieur un mode de fonctionnement du circuit intégré est désignée par la référence 10 Elle est susceptible d'être placée de l'extérieur dans trois états possibles: état logique bas correspondant à un niveau logique de tension qui est par exemple celui d'une première borne d'alimentation du circuit intégré (Vss), état logique haut correspondant à un niveau logique qui est celui d'une deuxième tension d'alimentation (Vcc), ou encore état haute impédance o la borne est en l'air ou raccordée à l'extérieur du circuit à une impédance très élevée. La broche 10 est raccordée, à l'intérieur du circuit intégré, à un détecteur d'état qui comprend essentiellement une résistance, des interrupteurs, et un moyen pour détecter le niveau logique sur la broche dans deux configurations différentes des interrupteurs. Plus précisément, le détecteur d'état comprend une résistance 12 raccordée d'un côté à la broche 10, et de l'autre au point milieu M d'un ensemble en série de deux interrupteurs Sl et 52. L'interrupteur Sl est connecté par ailleurs à un noeud A dont le potentiel correspond au niveau logique haut De préférence, le noeud A est tout simplement au potentiel d'alimentation haut Vcc Au contraire, l'interrupteur 52 est connecté à un noeud B dont le potentiel correspond au niveau logique bas; de préférence le noeud B est au potentiel d'alimentation bas Vss. La broche 10 est par ailleurs raccordée t par l'intermédiaire d'un troisième interrupteur 53, à un noeud C qui constitue une entrée d'un amplificateur tampon 14 dont la sortie est raccordée à un registre 16 permettant d'enregistrer le niveau logique présent sur le noeud C. Un quatrième interrupteur permet de mettre le noeud C à l'un des potentiels d'alimentation, ici le potentiel bas Vss. Enfin, le détecteur comporte un moyen de commande non représenté pour contrôler la fermeture et l'ouverture des interrupteurs selon un cycle qui sera détaillé plus loin, et un petit circuit logique 18 pour fournir, à partir du contenu du registre 16, un signal représentatif de l'état de la broche, donc un signal représentatif du mode de fonctionnement qu'on veut imposer de l'extérieur. Le séquenceur délivre les signaux de commande suivants: en dehors des phases de lecture, c'est-à-dire en dehors des instants o l'on veut déterminer l'état de la broche, l'interrupteur 54 est fermé, les interrupteurs 51, 52, 53 sont ouverts; ainsi, il n'y a pas de consommation de courant possible par la broche 10; par ailleurs, en maintenant l'entrée de l'amplificateur tampon à Vss par 54, on minimise, pour des circuits de technologie CMOS qui ne consomment pas de courant au repos, la consommation de l'amplificateur 14; il y aurait un risque en effet que l'amplificateur consomme un courant non négligeable si le potentiel de son entrée était flottant; pendant les phases de lecture de l'état de la broche, l'interrupteur 54 est ouvert et l'interrupteur 53 est fermé Ces phases de lecture se décomposent en une première phase pendant laquelle l'interrupteur SI est fermé et 52 est ouvert, et une deuxième phase pendant laquelle 52 est fermé et 51 ouvert (les phases peuvent être inversées). Pendant la première phase, on obtient une configuration représentée à la figure 2 a, dans laquelle la broche est reliée d'une part à l'entrée de l'amplificateur 14 et d'autre part à Vcc par l'intermédiaire de la résistance 12 Si la broche est maintenue de l'extérieur au niveau logique bas Vss, c'est ce niveau qui est transmis par l'intermédiaire de l'amplificateur au registre 16; le registre prend ce niveau en mémoire; si la broche est à Vcc, c'est le niveau logique haut qui est transmis et mémorisé dans le registre; si enfin la broche est à l'extérieur en haute impédance, elle se trouve raccordée à Vcc par la résistance dont la valeur R est très inférieure à la haute impédance extérieure; c'est donc encore le niveau logique haut Vcc qui est transmis et mémorisé dans le registre 16. Pendant la deuxième phase, on obtient la configuration de circuit de la figure 2 b; dans ce cas, si la broche est maintenue extérieurement à Vss ou Vcc, c'est encore le niveau bas ou haut respectivement qui est transmis au registre; mais si la broche est en haute impédance, elle prend le niveau logique bas du fait qu'elle est raccordée à Vss par la résistance 12. A la fin de la deuxième phase, si on combine les informations recueillies dans les deux phases, on peut définir l'état de la broche: si on a dans le registre deux fois un état bas, c'est que la broche était à l'état bas; si on a deux fois un état haut, c'est que la broche était à l'état haut; mais si on a une fois un état haut et une fois un état bas, c'est que la broche était en haute impédance pendant la lecture. Les sorties At et A 2 du registre, représentant les états logiques de la broche au cours des deux phases de la lecture, sont donc combinées dans un petit circuit logique 18 qui est un décodeur fournissant par exemple trois sorties Bt, B 2, B 3 représentant chacune un état respectif de la broche 10 Ces sorties Bt, B 2, B 3 sont utilisées pour modifier des fonctionnalités internes du circuit intégré pour le faire passer dans un mode de fonctionnement particulier. Dans le cas o il y a plusieurs broches servant à définir un mode, chaque broche est raccordée à un détecteur tel que celui de la figure 1, mais le circuit logique 18 peut être un circuit commun décodant la combinaison d'états relevés dans les registres tels que 16. A titre d'exemple, la résistance 12 peut avoir une valeur de l'ordre de 10 kilohms, mais sa valeur n'est pas critique, pourvu qu'elle soit suffisamment faible pour bien tirer la broche au potentiel Vss ou Vcc lorsque la broche est en haute impédance, et pas trop faible pour ne pas contrarier le maintien de la broche par l'extérieur à un potentiel déterminé lorsque la broche n'est pas en haute impédance. En dehors de la lecture il n'y a pas de consommation de courant (en technologie CMOS); la configuration du circuit est celle de la figure 2 c. Pendant la lecture il y a une petite consommation de courant due au potentiel Vcc-Vss qui peut traverser la résistance lorsque la broche est au potentiel Vss ou Vcc. REVENDICATIONS 1 Circuit intégré comportant une broche d'entrée ( 10) sur laquelle on veut détecter un état parmi trois, une résistance ( 12) reliée à la broche, un ensemble d'interrupteurs ( 51, 52, 53, 54) connectés entre la broche, la résistance et deux noeuds de circuit (A et B) à des potentiels représentant respectivement un premier et un deuxième niveau logique, un registre ( 16) de mémorisation d'un état logique, et un moyen de commande pour commander les interrupteurs pour dans une première phase de lecture relier la broche à l'un des noeuds (A) par l'intermédiaire de la résistance, et simultanément relier la broche au registre pour mémoriser dans ce registre le niveau logique auquel est alors portée la broche; dans une deuxième phase de lecture relier la broche à l'autre noeud (B) par l'intermédiaire de la résistance; le circuit comportant en outre un décodeur ( 18) pour fournir un signal définissant l'état de la broche à partir d'une combinaison des niveaux logiques pris par la broche au cours des deux phases. 2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le registre mémorise les deux niveaux logiques pris par la broche au cours des deux phases de lecture respectivement, le registre ayant deux sorties correspondantes appliquées aux entrées du décodeur. 3 Circuit selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un étage tampon ( 14) est intercalé entre la broche et le registre, et qu'un interrupteur ( 54) est prévu pour déconnecter la broche de l'entrée de t l'étage tampon en dehors des deux phases de lecture et pour maintenir alors cette entrée à un niveau logique haut ou bas. 4 Circuit selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les interrupteurs comprennent un premier et un deuxième interrupteurs (Si et 52) en série entre deux bornes d'alimentation du circuit intégré, la résistance étant connectée entre la broche et le point milieu des deux interrupteurs, un troisième interrupteur ( 53) pour relier la broche au registre, et un quatrième interrupteur ( 54) pour relier le registre à une borne d'alimentation.