DE10248982B4 - Device and method for monitoring the current consumption of a circuit arrangement - Google Patents

Device and method for monitoring the current consumption of a circuit arrangement Download PDF

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    • G01R31/3008Quiescent current [IDDQ] test or leakage current test

Abstract

Vorrichtung (10) zur Überwachung einer Stromaufnahme (Iq) einer zwischen ein erstes und ein zweites Potential geschalteten Schaltungsanordnung (12), wobei die Schaltungsanordnung (12) einen ersten und einen zweiten Spannungsversorgungsanschluss (12a, 12c) aufweist, mit folgenden Merkmalen:
einer Kapazität (18), die parallel zu der zu überwachenden Schaltungsanordnung (12) geschaltet ist;
einem Schalter (16) zum Trennen der Parallelschaltung aus zu überwachender Schaltungsanordnung (12) und Kapazität (18) von dem ersten Potential, wobei der Schalter (16) durch ein Schaltsignal (S1) mit einem ersten und zweiten Schaltzustand steuerbar ist, wobei der Schalter (16) bei dem ersten Schaltzustand geschlossen ist und bei dem zweiten Schaltzustand offen ist; und
einer Einrichtung (20; 20, 28, 30) zum Überwachen des Potentials auf der von dem ersten Potential getrennten Seite der Parallelschaltung, wobei die Einrichtung zum Überwachen eine Vergleichseinrichtung (20) zum Erfassen einer Spannungsdifferenz zwischen einer Spannung (U'1) an dem ersten Spannungsversorgungsanschluss (12a) und einer Referenzspannung während des zweiten...
Device (10) for monitoring a current consumption (Iq) of a circuit arrangement (12) connected between a first and a second potential, wherein the circuit arrangement (12) has a first and a second voltage supply connection (12a, 12c), having the following features:
a capacitor (18) connected in parallel with the circuit (12) to be monitored;
a switch (16) for disconnecting the parallel circuit of circuit (12) to be monitored and capacitance (18) from the first potential, the switch (16) being controllable by a switching signal (S1) having a first and second switching state, the switch (16) is closed at the first switching state and is open at the second switching state; and
means (20; 20, 28, 30) for monitoring the potential on the side of the parallel circuit separate from the first potential, the means for monitoring comprising a comparator (20) for detecting a voltage difference between a voltage (U ' 1 ) at the first power supply terminal (12a) and a reference voltage during the second ...

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schaltungstests zur Untersuchung und Überprüfung der Funktionalität von elektronischen Schaltungen, und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung der Stromaufnahme einer elektronischen Schaltungsanordnung, um einen möglichen Fehler der elektronischen Schaltungsanordnung festzustellen.The The present invention relates to circuit tests for examination and review of functionality of electronic circuits, and more particularly to a device and a method of monitoring the current consumption of an electronic circuit to a possible Determine errors of the electronic circuitry.

Eine immer bedeutender werdende Klasse integrierter Schaltkreise (ICs; IC = integrated circuit) wird als sogenannte „Mixed-Signal-Schaltkreise" (Mischsignal-Schaltkreise) bezeichnet. Darunter versteht man integrierte Schaltkreise, die sich sowohl aus analogen als auch digitalen Schaltkreisen zur Verarbeitung von analogen und/oder digitalen Signalen zusammensetzen.A increasingly important class of integrated circuits (ICs; IC = integrated circuit) is called "mixed signal circuits" (mixed signal circuits) designated. By this one understands integrated circuits, which itself from both analog and digital circuits for processing composed of analog and / or digital signals.

Unter einem digitalen Schaltkreis versteht im allgemeinen dabei eine Schaltung, die digitale Signale verarbeitet, wobei digitale Signale wiederum dadurch gekennzeichnet sind, dass diese nur bestimmte diskrete Werte annehmen können. Dabei ist insbesondere die sog. „binäre Logik" weit verbreitet, die mit zwei logischen Zuständen bzw. Pegeln, d. h. mit einem sog. logisch hohen („HIGH") und einem sog. logisch niedrigen („LOW") Pegel, aus kommt.Under a digital circuit generally understands a circuit, the digital signals are processed, with digital signals in turn characterized in that they only certain discrete values can accept. In particular, the so-called. "Binary logic" is widespread, with two logical states or levels, d. H. with a so-called. Logically high ("HIGH") and a so-called. logic low ("LOW") level, comes from.

Die große Mehrzahl von digitalen Schaltkreisen wird in heutzutage weit verbreiteten CMOS-Logikschaltungen (CMOS = complementary metal oxide semiconductor = komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter) realisiert, da sich CMOS-Strukturen besonders gut miniaturisieren lassen, und sich somit äußerst komplexe Systeme auf einer äußerst kleinen Chipfläche unterbringen lassen. Bei der CMOS-Logik werden die beiden logischen Zustände „HIGH" und „LOW" beispielsweise durch entspre chende Spannungswerte VCC und VSS dargestellt, wobei der Spannungswert VCC beispielsweise einem Versorgungsspannungswert von 5 V und der Spannungswert VSS beispielsweise einem Bezugsspannungswert von 0 V (Massepotential) entspricht.The vast majority of digital circuits are being implemented in CMOS (complementary metal oxide semiconductor) (CMOS) logic circuits today, since CMOS structures are particularly easy to miniaturize, and thus extremely complex systems are extremely versatile accommodate small chip area. In the case of the CMOS logic, the two logic states "HIGH" and "LOW" are represented, for example, by corresponding voltage values V CC and V SS , the voltage value V CC being, for example, a supply voltage value of 5 V and the voltage value V SS a reference voltage value of 0, for example V (ground potential) corresponds.

Eine spezifische Eigenschaft von CMOS-Logikschaltungen besteht darin, dass diese im statischen Fall keine nennenswerte Leistung verbrauchen, da CMOS-Logikschaltungen keine nennenswerte Stromaufnahme im statischen Zustand zeigen, wenn sich die Taktsignale nicht ändern, also wenn alle Signale und Taktsignale „eingefroren" sind. Dies ist der Fall, da in einer Transistorkette zwischen der Versorgungsspannung VCC und Massepotential VSS in jedem statischen, logischen Zustand mindestens ein CMOS-Transistor der Kette sperrt.A specific feature of CMOS logic circuits is that they do not consume any appreciable power in the static case, since CMOS logic circuits show no significant power consumption in the static state when the clock signals do not change, ie when all signals and clock signals are "frozen". This is the case since in a transistor chain between the supply voltage V CC and ground potential V SS in each static, logic state, at least one CMOS transistor of the chain blocks.

Aufgrund unvermeidlicher Leckströme tritt in der Realität jedoch eine kleine statische Stromaufnahme von CMOS-Schaltungen auf. Leckströme entstehen dabei aufgrund von Strömen, die über pn-Halbleiterübergänge fließen, obwohl am p-Typ-Halbleitergebiet ein niedrigeres Potential als am n-Typ-Halbleitergebiet anliegt, und ebenso aufgrund unvermeidlicher Subthreshold-Ströme, d. h. Ströme, die über die Kanäle von MOS-Transistoren fließen, obwohl deren Gate-Source-Spannungen betragsmäßig unterhalb der Schwellenspannung (sub-threshold) liegen.by virtue of unavoidable leakage currents occurs in reality but a small static current consumption of CMOS circuits on. leakage currents arise due to currents, which flow across pn-semiconductor junctions, though a lower potential at the p-type semiconductor region than at the n-type semiconductor region and also due to unavoidable subthreshold currents, i. H. Streams over the channels of MOS transistors, though whose gate-source voltages are below the threshold voltage (sub-threshold) lie.

Im dynamischen Fall, d. h. im normalen Betriebszustand von CMOS-Schaltungen, wenn sich die Signale zeitlich ändern, müssen unvermeidliche Streukapazitäten von Leitungen gegen das Substrat von einem niedrigen logischen Pegel „LOW" auf einen hohen logischen Pegel „HIGH" und umgekehrt von „HIGH" nach „LOW" umgeladen werden, so dass kurzzeitig relativ große Stromimpulse pro Schaltvorgang der digitalen CMOS-Schaltungen fließen.in the dynamic case, d. H. in the normal operating state of CMOS circuits, if the signals change over time, have to unavoidable stray capacities of lines against the substrate from a low logic level "LOW" to a high level logical level "HIGH" and conversely from "HIGH" to "LOW", so that for a short time relatively large Current pulses per switching operation of the digital CMOS circuits flow.

Typische digitale Schaltkreise, die in CMOS-Technik ausgeführt sind, sind beispielsweise Logikgatter wie AND-, Inver tierer-, NAND-, NOR-, OR-, XOR-Gatter, und mit diesen digitalen Schaltkreisen aufgebaute Bausteine wie beispielsweise Multiplexer, Decodierer, sowie auch Flip-Flop-Elemente, Zähler.typical digital circuits implemented in CMOS technology For example, logic gates such as AND, invertor, NAND, NOR, OR, XOR gates, and devices built with these digital circuits such as multiplexers, decoders, as well as flip-flop elements, Counter.

Im Gegensatz dazu verarbeiten analoge Schaltkreise analoge Signale, die nicht quantisiert und somit reell-wertig sind. Typische analoge Schaltungen sind dabei beispielsweise u. a. Operationsverstärker, Spannungsversorgungen, Stromquellen und Analogmultiplizierer.in the In contrast, analogue circuits process analogue signals, which are not quantized and thus real-valued. Typical analog Circuits are, for example u. a. Operational amplifiers, power supplies, Power sources and analog multipliers.

Typische Mixed-Signal-Schaltkreise sind nun insbesondere solche Schaltkreise, die eine Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales Signal sowie umgekehrt eine Umwandlung eines digitalen Signals in ein analoges Signal bewerkstelligen. Solche Schaltkreise werden dementsprechend als Analog-Digital-Wandler (ADC = analog digital converter) oder entsprechend als Digital-Analog-Wandler (DAC) bezeichnet.typical Mixed signal circuits are now especially such circuits, the one conversion of an analog signal into a digital signal as well conversely, a conversion of a digital signal into an analogue one Accomplish signal. Such circuits will be accordingly as analog-to-digital converter (ADC = analog digital converter) or accordingly as a digital-to-analog converter (DAC).

Darüber hinaus sind viele ASIC-Anordnungen (ASIC = Application Specific IC = anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis) diesem Schaltungstyp zuzuordnen. Oftmals wird dabei ein analoges Eingangssignal digitalisiert, digital weiterverarbeitet, z. B. durch eine digitale Filterung, und dann einem Mikroprozessorsystem zugeführt. Gelegentlich wird auch ein analoges Eingangssignal nur zur weiteren Bearbeitung digitalisiert, um anschließend wieder in ein analoges Ausgangssignal umgewandelt zu werden. Zahlreiche Sensor-ASIC-Anordnungen, die beispielsweise für eine Magnetfeld-, Druck- bzw. Temperaturerfassung verwendet werden, und die dazu im Industrie- oder Automobilbereich eingesetzt werden, können dem Bereich von „Mixed-Signal-Schaltkreisen" zugeordnet werden.In addition, many ASIC (Application Specific IC) devices are associated with this type of circuit. Often, while an analog input signal is digitized, digitally processed, z. B. by a digital filtering, and then fed to a microprocessor system. Occasionally, an analog input signal is also digitized for further processing only to be subsequently converted back to an analog output signal. Numerous sensor ASIC arrangements, for example, for a magnetic field, pressure or Temperature sensing used in industrial or automotive applications may be assigned to the range of "mixed signal circuits".

Bei rein digitalen Schaltsystemen und insbesondere bei digitalen Schaltungssystemen mit höchster Integrationsdichte (VLSI; VLSI = very large scale integration) hat sich seit ge raumer Zeit ein Testverfahren eingebürgert, das als IDDq-Testverfahren bezeichnet wird, wobei die Abkürzung für den englischen Begriff „direct drain quiescent current" steht.In purely digital switching systems, and in particular in very large scale integration (VLSI) digital circuits, a test procedure has been known for some time, referred to as the I DDq test method, the abbreviation for the English term "direct drain quiescent current ".

Das IDDq-Testverfahren ist in den letzten Jahren insbesondere dazu eingesetzt worden, um die Qualität von CMOS-Chip verbessern zu können. In der CMOS-Technologie können bestimmte Fehler in der Schaltungsanordnung vorhanden sein, deren Anwesenheit jedoch nicht die Funktionalität der zu untersuchenden Schaltung ändert. Ein Großteil dieser Fehler kann jedoch durch einen Stromtest, den sog. IDDq-Test, entdeckt werden. Bei einem derartigen Stromtest wird der Leckstrom der Spannungsversorgung in einem CMOS-Schaltkreis gemessen, um zu bestimmen, ob ein übermäßiger Querstrom fließt, der auf einen Fehler in dem CMOS-Schaltkreis hindeutet.The I DDq test method has been used in recent years particularly to improve the quality of CMOS chip. Certain errors in the circuitry may exist in CMOS technology, but their presence does not alter the functionality of the circuit under test. However, a large part of these errors can be detected by a current test, the so-called I DDq test. In such a current test, the leakage current of the power supply is measured in a CMOS circuit to determine if excessive cross-current is flowing, indicating a fault in the CMOS circuit.

Es treten jedoch bestimmte Schwierigkeiten bei der Verwendung des IDDq-Testverfahrens auf, da eine IDDq-Stromschwelle bestimmt werden muss, um eine fehlerfreie von einer fehlerhaften Schaltungsanordnung zu unterscheiden, wobei sichergestellt werden muss, dass der IDDq-Strom einer fehlerfreien Schaltung ausreichend niedrig ist, um diesen von einem IDDq-Strom einer fehlerhaften Schaltung unterscheiden zu können.However, there are certain difficulties in using the I DDq test method because an I DDq current threshold must be determined to distinguish a faultless from a faulty circuit, and it must be ensured that the I DDq current is sufficient for a faultless circuit is low to distinguish it from an I DDq current of a faulty circuit.

Die IDDq-Stromschwelle, d. h. der Grenzwert eines Querstroms, für einen IDDq-Testvorgang wird häufig experimentell bestimmt, indem die IDDq-Stromwerte einer großen Anzahl fehlerfreier und einer großen Anzahl fehlerhafter Schaltkreise gemessen wird, woraufhin ein geeigneter IDDq-Schwellenstrom ausgewählt wird, der so viele fehlerhafte Schaltkreise als möglich erfassen würde, ohne (zu viele) fehlerfreie Schaltkreise zu betreffen.The I DDq current threshold, ie, the cross current limit, for an I DDq test operation is often determined experimentally by measuring the I DDq current values of a large number of faultless and a large number of faulty circuits, whereupon a suitable I DDq threshold current is selected which would detect as many faulty circuits as possible without affecting (too many) healthy circuits.

Bei einem IDDq-Testverfahren wird der zu untersuchende Schaltkreis im statischen Zustand betrieben, wobei seine Stromaufnahme gemessen wird. Ist nun die Stromaufnahme des zu untersuchenden Schaltkreises in dem statischen Zustand zu hoch, z. B. größer als ein Grenzwert von 0,05 mA, so deutet dies auf einen Defekt eines Bauteils, z. B. eines Transistors hin, der eigentlich sperren sollte, jedoch aufgrund eines Prozessfehlers trotzdem leitet. Mit diesem IDDq-Testverfahren kann bei einem Wafertest bereits ein großer Teil fehlprozessierter integrierter Schaltkreise detektiert und aussortiert werden.In an I DDq test method, the circuit under test is operated in the static state, with its current consumption being measured. Now is the current consumption of the circuit under test in the static state too high, z. B. greater than a limit of 0.05 mA, this indicates a defect of a component, for. B. a transistor out, which should actually lock, but still passes due to a process error. With this I DDq test method, a large number of faulty integrated circuits can already be detected and rejected during a wafer test.

Bei den sogenannten Mixed-Signal-Systemen ist ein IDDq-Testverfahren bisher nicht anwendbar gewesen, da selbst bei einem fehlerfrei funktionierenden digitalen CMOS-Schaltungsteil der analoge Schaltungsteil häufig eine beträchtliche Stromaufnahme von zumeist mehreren Milli-Ampere aufweist. Daher lässt sich ein eventuell vorliegender kleiner Leckstrom des digitalen Schaltungsteils nicht von diesem großen Versorgungsstrom des analogen Schaltungsteils unterscheiden, so dass ein möglicher Prozessfehler des digitalen Schaltungsteils unentdeckt bleiben wird.In the so-called mixed-signal systems, an I DDq test method has hitherto not been applicable, since even with a faultlessly functioning digital CMOS circuit part of the analog circuit part often has a considerable power consumption of mostly several milli-ampere. Therefore, a possibly present small leakage current of the digital circuit part can not be distinguished from this large supply current of the analog circuit part, so that a possible process error of the digital circuit part will remain undetected.

Da der analoge Schaltungsteil beispielsweise zahlreiche Spannungsversorgungen beinhaltet, die auch dafür vorgesehen sind, den digitalen Schaltungsteil mit Spannung zu versorgen, ist es ferner in den meisten Fällen nicht möglich, den analogen Schaltungsteil für das IDDq-Testverfahren einfach auszuschalten. Dies gilt insbesondere für solche integrierten Schaltkreise, die beispielsweise im Automobilbereich eingesetzt werden sollen, da es dort erforderlich ist, dass aufgrund der hohen Anforderungen an die EMV-Festigkeit (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit) sowie an die Überspannungs- und Verpolfestigkeit die Versorgungsspannung des digitalen Schaltungsteil von umfangreichen analogen Schaltungsblöcken stabilisiert und geregelt werden muss.Further, since the analog circuit part includes numerous power supplies which are also provided to power the digital circuit part, in most cases, it is not possible to easily turn off the analog circuit part for the I DDq test method. This is especially true for such integrated circuits, which are to be used for example in the automotive sector, since it is there that due to the high demands on the EMC strength (EMC = electromagnetic compatibility) and the overvoltage and Verpolfestigkeit the supply voltage of the digital circuit part must be stabilized and regulated by extensive analog circuit blocks.

Für Wafertestzwecke wird daher im allgemeinen eine zusätzliche Testanschlussfläche (Testpad) angebracht, so dass man den analogen Schaltungsteil ausschalten und von dem digitalen Schaltungsteil vollkommen trennen kann, wobei die digitale Versorgungsspannung über die Testanschlussfläche angelegt wird. Der zu erfassende IDDq-Strom wird dann ebenfalls über diese Testanschlussfläche erfasst.For wafer test purposes, therefore, an additional test pad (test pad) is generally attached so that one can turn off and completely disconnect the analog circuit portion from the digital circuit portion, with the digital supply voltage applied across the test pad. The I DDq current to be detected is then also detected via this test pad.

Ein Nachteil dieser Vorgehensweise besteht jedoch darin, dass sie nur beim Wafertest anwendbar ist, da die Testanschlussfläche nicht gebondet wird und somit nach dem Unterbringen des integrierten Schaltkreises in einem Gehäuse nicht mehr zur Verfügung steht. Daher kann man insbesondere im Betrieb des integrierten Schaltkreises keinen IDDq-Test mehr durchführen. Darüber hinaus ist die Empfindlichkeit der bisher im Stand der Technik verwendeten IDDq-Testsysteme begrenzt, da herkömmliche IDDq-Testsysteme nur auf verhältnismäßig hohe IDDq-Querströme ansprechen.A disadvantage of this approach, however, is that it is only applicable to the wafer test, since the test pad is not bonded and thus is no longer available after housing the integrated circuit in a housing. Therefore, it is impossible to perform an I DDq test, in particular during operation of the integrated circuit. Moreover, the sensitivity of the I DDq test systems previously used in the prior art is limited because conventional I DDq test systems respond only to relatively high I DDq cross currents.

Die Patentschrift (US-5,694,063) betrifft eine Schaltung zur Überwachung des Ruhestroms eines zu untersuchenden Bauelements. Dazu wird zunächst ein Referenzstrom IREF in einen ersten Knoten eingespeist, wobei die Leistungsversorgungseinrichtung von dem ersten Knoten mittels eines Schalters entkoppelt wird. Der erste Versorgungsanschluß des zu untersuchenden Bauelements ist mit dem ersten Knoten verbunden, wobei der zweite Versorgungsanschluß mit Massepotential verbunden ist. Nachdem die Leistungsversorgungseinrichtung von dem ersten Knoten entkoppelt wurde, wird nun die Spannung an dem ersten Knoten zu einem ersten Zeitpunkt bestimmt. Die Spannung an dem ersten Knoten wird daraufhin zu einem späteren Zeitpunkt ein zweites Mal bestimmt. Falls sich die Spannung an dem ersten Knoten zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt erhöht hat, ist dies eine Anzeige dafür, daß der Leistungsversorgungsruhestrom IDDQ des zu untersuchenden Bauelements niedriger als der Referenzstrom ist. Falls sich die Spannung an dem Knoten zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt verringert, ist dies eine Anzeige dafür, daß der Leistungsversorgungsruhestrom des zu untersuchenden Bauelements größer als der Referenzstrom ist, und somit ein zu hoher Leistungsversorgungsruhestrom vorliegt. Die Spannung an dem ersten Knoten 215 wird mittels eines Komparators ausgewertet, wobei das Ergebnis des Komparators an eine Testeinrichtung weitergegeben wird, um zu beurteilen, ob das zu untersuchende Bauelement den IDDQ-Test bestanden oder nicht bestanden hat.The patent (US-5,694,063) relates to a circuit for monitoring the quiescent current of a device under test. For this purpose, a reference current I REF is first fed into a first node, wherein the power supply device is decoupled from the first node by means of a switch. The first supply terminal of the device under test is connected to the first Node connected, wherein the second supply terminal is connected to ground potential. After the power supply device has been decoupled from the first node, the voltage at the first node is now determined at a first time. The voltage at the first node is then determined a second time at a later time. If the voltage at the first node has increased between the first and second times, this is an indication that the power supply bias current I DDQ of the device under test is lower than the reference current. If the voltage at the node decreases between the first time and the second time, this is an indication that the power supply quiescent current of the device under test is greater than the reference current, and thus there is too much power supply quiescent current. The voltage at the first node 215 is evaluated by means of a comparator, the result of the comparator being passed to a tester to judge whether the device under test passed or failed the I DDQ test.

Die Patentschrift ( DE 19782246 T1 ) bezieht sich auf ein IC-Testgerät, das den von einer Energiequelle zu einem integrierten, durch einen Schaltkreis des MOS-Typs gebildeten Halbleiterschaltungselements fließenden Strom mißt, um hierdurch zu ermitteln, ob das Element einen Defekt aufweist oder nicht.The patent ( DE 19782246 T1 ) refers to an IC tester that measures the current flowing from a power source to an integrated semiconductor circuit element formed by a MOS-type circuit, to thereby determine whether the element has a defect or not.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes, allgemein einsetzbares Konzept zur Überwachung der Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung zu schaffen, um unabhängig von der Art der Schaltungsanordnung während des Betriebs derselben stetig eine genaue Erfassung und Bewertung der Stromaufnahme durchführen zu können.outgoing from this prior art, the object of the present Invention therein, an improved, generally applicable concept for monitoring to provide the current consumption of a circuit arrangement, regardless of the type of circuitry during its operation steadily carry out an accurate recording and assessment of the current consumption can.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Überwachung einer Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 oder 3 und durch ein Verfahren zur Überwachung einer Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 23 oder 25 gelöst.These The object is achieved by a device for monitoring a current consumption a circuit arrangement according to claim 1 or 3 and by a method for monitoring a current consumption a circuit arrangement according to claim 23 or 25 solved.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung einer Stromaufnahme einer zwischen ein erstes und ein zweites Potential geschalteten Schaltungsanordnung umfasst eine Kapazität, die parallel zu der zu überwachenden Schaltungsanordnung geschaltet ist, einen Schalter zum Trennen der Parallelschaltung aus zu überwachender Schaltungsanordnung und Kapazität von dem ersten oder zweiten Potential, und eine Einrichtung zum Überwachen des Potentials auf der von dem ersten oder zweiten Potential getrennten Seite der Parallelschaltung.The inventive device for monitoring a current consumption of a between a first and a second potential switched circuitry includes a capacitor that is parallel to the one to be monitored Circuit arrangement is connected, a switch for disconnecting the Parallel connection from to be monitored Circuitry and capacity from the first or second potential, and means for monitoring of the potential at the one separated from the first or second potential Side of parallel connection.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen einer Stromaufnahme einer zwischen ein erstes und ein zweites Potential geschalteten Schaltungsanordnung umfasst die Schritte des Bereitstellens einer Kapazität, die parallel zu der zu überwachenden Schaltungsanordnung geschaltet ist, des Trennens der Parallelschaltung aus zu überwachender Schaltungsanordnung und Kapazität von dem ersten oder zweiten Potential, und des Überwachens des Potentials auf der von dem ersten oder zweiten Potential getrennten Seite der Parallelschaltung.The inventive method to monitor a current consumption of a between a first and a second potential switched circuitry comprises the steps of providing a capacity parallel to the one to be monitored Circuit arrangement is connected, the separation of the parallel circuit to be monitored Circuitry and capacity from the first or second potential, and monitoring the potential the side of the parallel circuit separate from the first or second potential.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, die Stromaufnahme einer elektronischen Schaltungsanordnung, z. B. eines digitalen Schaltungsteils, zu überwachen, indem die Schaltungsanordnung entweder an deren positiven oder negativen Versorgungsspannungsanschluss vorzugsweise während eines statischen Zustands derselben mittels eines Schalters von der positiven bzw. negativen Versorgungsspannung getrennt wird, wobei die momentane Versorgungs- bzw. Betriebsspannung der Schaltungsanordnung an einer Kapazität gespeichert wird, die parallel zu der zu überwachenden Schaltungsanordnung angeordnet ist, und wobei gleichzeitig der sich möglicherweise ändernde Spannungsverlauf über der Kapazität überwacht wird, der auf einen möglichen Fehlerstrom der Schaltungsanordnung hinweist.Of the The present invention is based on the knowledge, the power consumption an electronic circuit arrangement, for. B. a digital circuit part, to monitor by the circuitry either at its positive or negative Supply voltage connection preferably during a static state the same by means of a switch of the positive and negative Supply voltage is disconnected, the instantaneous supply or operating voltage of the circuit arrangement stored on a capacitor which is parallel to the monitored Circuit arrangement is arranged, and wherein at the same time possibly changing Voltage over monitors the capacity which is on a possible Indicates fault current of the circuit arrangement.

Bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Stromaufnahme einer elektronischen Schaltungsanordnung überwacht, indem die zu überwachende Schaltungsanordnung mittels des Schalters von der Versorgungsspannung getrennt wird, um die momentan anliegende Versorgungsspannung der Schaltungsanordnung über einer parallel zu der Schaltungsanordnung angeordneten Kapazität zu speichern und gleichzeitig den sich möglicherweise ändernden Spannungsverlauf über der Kapazität zu überwachen.at a first preferred embodiment the present invention, the current consumption of an electronic Monitored circuit arrangement, by the ones to be monitored Circuit arrangement by means of the switch from the supply voltage is disconnected to the currently applied supply voltage of the Circuit arrangement over to store a capacitor arranged parallel to the circuit arrangement and at the same time the possibly changing voltage curve over the capacity to monitor.

Während des normalen Betriebszustands der Schaltungsanordnung ist der Schalter zunächst geschlossen, woraufhin der Schal ter, der zum Unterbrechen bzw. Verbinden der Versorgungsspannung zu der Schaltungsanordnung vorgesehen ist, während des Testintervalls geöffnet wird, um die Schaltungsanordnung von der Versorgungsspannungsquelle zu trennen und den Testzustand der Schaltungsanordnung herzustellen, so daß die Schaltungsanordnung lediglich von der auf der Kapazität gespeicherten Ladung versorgt wird.During the normal operating state of the circuit is the switch initially closed, whereupon the scarf ter who to interrupt or connect the Supply voltage to the circuit arrangement is provided during the Test interval open is to the circuitry of the supply voltage source to disconnect and to establish the test state of the circuit arrangement, So that the Circuit arrangement only of the stored on the capacity Charge is supplied.

Dabei ist zu beachten, dass die Überwachung der Stromaufnahme der Schaltungsanordnung in einem sog. statischen Zustand derselben durchgeführt werden sollte. Das heißt, wenn es sich um einen digitalen Schaltungsteil handelt, sollte die Stromüberwachung erst zwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktflanken des Taktsignals ausgeführt werden, wenn die durch die Taktflanken verursachten Stromspitzen ausreichend abgeklungen sind, d. h. der digitale Schaltungsteil sich nach der jeweiligen Taktflanke im statischen Zustand befindet.there It should be noted that the monitoring the current consumption of the circuit in a so-called. Static Condition of the same performed should be. This means, if it is a digital circuit part, the current monitoring should only between two consecutive clock edges of the clock signal be executed if the current peaks caused by the clock edges sufficient have subsided, d. H. the digital circuit part after the respective clock edge is in the static state.

Die Spannung über der Kapazität bleibt jedoch während des Testintervalls nur dann auf einem im wesentlichen konstanten Wert, wenn die Kapazität im wesentlichen nicht entladen wird. Genauer gesagt, im statischen Zustand sollte die Stromaufnahme der Schaltungsanordnung im fehlerfreien Zustand kleiner gleich einem spezifisch einstellbaren Grenzwert von beispielsweise etwa 0,05 mA sein, bei dem eine entsprechend dimensionierte Kapazität nur geringfügig entladen wird. Ist jedoch die Schaltungsanordnung fehlerhaft, fließt ein relativ hoher Querstrom, der die Kapazität, d. h. die darauf gespeicherte Ladung, relativ schnell entlädt, so dass dadurch die Spannung über der Kapazität einbricht, die im Testintervall die Versorgungsspannung der Schaltungsanordnung darstellt.The Tension over the capacity but remains during of the test interval only at a substantially constant Value if the capacity is in essentially not discharged. More precisely, in the static Condition should be the current consumption of the circuit in error-free State smaller than a specific adjustable limit for example, about 0.05 mA, in which a corresponding dimensioned capacity only slightly unloaded. However, if the circuitry is faulty, a relative flows high cross-flow, the capacity, d. H. the charge stored on it, discharges relatively quickly, so that thereby the tension over the capacity breaks down, the supply voltage of the circuit arrangement in the test interval represents.

Dieser erhöhte Einbruch der Versorgungsspannung der Schaltungsanordnung wird durch eine Vergleichseinrichtung, z. B. eine Komparatorschaltung, möglichst frühzeitig erkannt, wobei die Vergleichseinrichtung als Folge eines auf einen Fehler hinweisenden, relativ hohen Spannungsabfalls an der Kapazität ein Fehlersignal, das auch als sog. IDDq-Fehlersignal bezeichnet wird, ausgibt. Dieses Fehlersignal kann dann von einer geeigneten Auswerteeinrichtung zweckmäßig weiterverarbeitet werden.This increased drop in the supply voltage of the circuit is determined by a comparator, z. B. a comparator, detected as early as possible, the comparison means as a result of indicating an error, relatively high voltage drop across the capacitance an error signal, which is also referred to as so-called. I DDq error signal outputs. This error signal can then be suitably further processed by a suitable evaluation device.

Das möglichst frühzeitige Erkennen eines Fehlerzustands durch die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung ist dahingehend vorteilhaft, um beispielsweise schnell auf einen solchen IDDq-Fehlerzustand einer digitalen CMOS-Schaltung reagieren zu können, indem an dem Ausgang der Vergleichseinrichtung ein logisches Signal, beispielsweise ein hoher logischer Pegel, ausgegeben wird, um den Schalter möglichst schnell wieder zu schließen, und um damit zu verhindern, dass die Spannung, die über der Kapazität anliegt und somit die Versorgungsspannung des Schaltungsteils darstellt, noch weiter und damit möglicherweise zu stark einbricht.The earliest possible detection of an error state by the monitoring device according to the invention is advantageous in order, for example, to be able to react quickly to such an I DDq error state of a digital CMOS circuit by outputting a logic signal, for example a high logic level, at the output of the comparison device is to close the switch as quickly as possible, and thus to prevent the voltage that is above the capacity and thus represents the supply voltage of the circuit part, even further and thus possibly too strong breaks.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung einer Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung weist die Vergleichseinrichtung, ferner vorzugsweise ein RS-Flip-Flop-Element auf, das der Komparatorschaltung nachgeschaltet ist, wobei in dem RS-Flip-Flop-Element das Fehlersignal gespeichert wird, indem das Fehlersignal mit einem logisch hohen Pegel an dem Setz-Eingang (SET) des RS-Flip-Flop-Elements anliegt. Während des Testzustands der Schaltungsanordnung liegt der Rücksetz-Eingang (RESET) des RS-Flip-Flop-Elements auf einem niedrigen logischen Pegel (LOW). Das RS-Flip-Flop-Element gibt nun an seinem Q-Ausgang ein Signal mit einem hohen logischen Pegel aus, wenn das Vergleichssignal einen logisch hohen Pegel aufweist, das auch einem ODER-Gatter zugeführt wird. Das Oder-Gatter gibt nun ein Schaltsignal für den Schalter aus, das den Schalter möglichst schnell wieder schließt und damit verhindert, dass die Spannung über der Kapazität, die die Versorgungsspannung der Schaltungsanordnung darstellt, zu stark einbricht.at a further preferred embodiment the device according to the invention for monitoring a current consumption of a circuit arrangement, the comparison device, further preferably an RS flip-flop element, that of the comparator circuit is followed, wherein stored in the RS flip-flop element, the error signal is reset by the error signal with a logic high level at the Set input (SET) of the RS flip-flop element is present. During the test condition of the Circuit arrangement is the reset input (RESET) of RS flip-flop element at a low logic level (LOW). The RS flip-flop element now gives a signal at its Q output with a high logic level when the comparison signal has a has a logic high level, which is also supplied to an OR gate. The Oder Gate now gives a switching signal for the switch off, which closes the switch as quickly as possible and thus prevents the voltage from over the capacity which represents the supply voltage of the circuit, too strong breaks.

Es wäre äußerst ungünstig, wenn die Versorgungsspannung der Schaltungsanordnung so weit einbricht, dass beispielsweise ein digitaler Schaltungsteil in seinen Flip-Flop-Elementen gespeicherte Informationen verliert. Daher muss die Kombination aus Komparatorschaltung, RS-Flip-Flop-Element, ODER-Gatter und Schalter möglichst schnell sein, d. h. eine hohe Bandbreite und eine kleine Ansprechzeit aufweisen. Da die Geschwindigkeit der oben genannten Regelschleife aber natürlich begrenzt ist, ist es ferner vorteilhaft, den Schalter durch zwei antiparallele Dioden zu überbrücken, so dass das Potential an dem Kondensator nie weiter als eine Diodenflussspannung von der Versorgungsspannung der Schaltungsanordnung abweichen kann. Somit ist die Versorgungsspannung der Schaltungsanordnung auch bei sehr abrupten Änderungen des Potentials an der Versorgungsleitung der Schaltungsanordnung gewährleistet, wobei zugleich ein (digitales) Fehlersignal (IDDq-Signal) erzeugt wird, das einen zu hohen Querstrom von der Versorgungsleitung der Schaltungsanordnung nach Masse anzeigt und somit einen IDDq-Alarm auslöst.It would be extremely unfavorable if the supply voltage of the circuit arrangement breaks down so much that, for example, a digital circuit part loses information stored in its flip-flop elements. Therefore, the combination of comparator circuit, RS flip-flop element, OR gate and switch must be as fast as possible, ie have a high bandwidth and a small response time. However, since the speed of the above-mentioned control loop is naturally limited, it is further advantageous to bridge the switch by two antiparallel diodes so that the potential across the capacitor can never deviate from the supply voltage of the circuit by more than one diode forward voltage. Thus, the supply voltage of the circuit arrangement is ensured even with very abrupt changes in the potential at the supply line of the circuit, wherein at the same time a (digital) error signal (I DDq signal) is generated which indicates too high a cross-flow from the supply line of the circuit to ground and thus triggers an I DDq alarm.

Entsprechend einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das erfindungsgemäße Konzept zur Überwachung der Stromaufnahme einer elektronischen Schaltungsanordnung dahingehend modifiziert werden, daß die Schaltungsanordnung mittels eines Schalters von der negativen Versorgungsspannung, z. B. Massepotential, getrennt wird, wobei wieder die momentan anliegende Versorgungsspannung der Schaltungsanordnung über einen parallel zu der Schaltungsanordnung angeordneten Kondensator überwacht wird. Auch dieser Fehlerstromtest wird vorzugsweise während eines statischen Zustands der zu untersuchenden Schaltungsanordnung durchgeführt.Corresponding a further preferred embodiment The present invention can be the concept of the invention for monitoring the current consumption of an electronic circuit arrangement to the effect be modified that the Circuit arrangement by means of a switch from the negative supply voltage, for. B. ground potential, is separated, again the currently applied Supply voltage of the circuit arrangement via a parallel to the circuit arrangement arranged capacitor monitored becomes. This fault current test is preferably also during a static state of the circuit to be examined performed.

Bei diesem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist nun zu beachten, daß bei einer Entladung des Kondensators das zu überwachende Potential an dem Schaltungsknoten, der durch den ersten Schalteranschluss, den zweiten Versorgungsspannungsanschluss der Schaltungsanordnung und den zweiten Anschluss der Kapazität gebildet ist, ansteigt, da dieser Schaltungsknoten während des Fehlerstromtests aufgrund des geöffneten Schalters von der negativen Versorgungsspannung getrennt ist und der erste Anschluss des Kondensators auf dem Potential der positiven Spannungsversorgung gehalten wird. Dieser Schaltungsknoten ist zur Auswertung des überwachenden Potentials mit einer Vergleichseinrichtung, z. B. einer Komparatorschaltung, verbunden.In this further preferred Ausfüh For example, when the capacitor is discharged, the potential to be monitored at the circuit node formed by the first switch connection, the second supply voltage connection of the circuit arrangement and the second connection of the capacitance increases, since this circuit node is activated during the fault current test on the basis of FIG is disconnected from the negative supply voltage and the first terminal of the capacitor is kept at the potential of the positive voltage supply. This circuit node is to evaluate the monitoring potential with a comparator, z. B. a comparator connected.

Die Potentialerhöhung an diesem Schaltungsknoten sollte auch bei diesem Ausführungsbeispiel möglichst frühzeitig erkannt werden, wobei die Vergleichseinrichtung als Folge eines auf einen Fehler hinweisenden, relativ hohen Spannungsanstiegs an diesem Schaltungsknoten, der dem Spannungsabfall an dem Kondensator aufgrund des Fehlerstroms entspricht, ein Fehlersignal, d.h. das IDDq-Fehlersignal, ausgibt. Dieses Fehlersignal kann dann wieder von einer geeigneten Auswerteeinrichtung zweckmäßig weiterverarbeitet werden.The potential increase at this circuit node should also be detected as early as possible in this embodiment, wherein the comparison means an error signal, ie the I, as a consequence of a pointing to an error, relatively high voltage rise at this circuit node corresponding to the voltage drop across the capacitor due to the fault current DDq error signal, outputs. This error signal can then be appropriately further processed by a suitable evaluation device.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung einer Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung ist es nunmehr möglich, selbst während des Betriebs der Schaltungsanordnung einen IDDq-Test durchzuführen, um so möglichst frühzeitig alle Fehlerarten detektieren zu können, die sich durch einen statischen Querstrom (Iq) zwischen einem hohen digitalen Spannungspegel (VCC; Versorgungsspannung) und einem niedrigen digitalen Spannungspegel (VSS; Massepotential) entdecken lassen. Durch das erfindungsgemäße Konzept lässt sich daher durch die stetige Überwachung der Funktionalität eines integrierten Schaltkreises die Betriebszuverlässigkeit einer elektronischen Baugruppe deutlich erhöhen.By means of the device according to the invention or the method according to the invention for monitoring a current consumption of a circuit arrangement , it is now possible to carry out an I DDq test even during operation of the circuit arrangement in order to be able to detect as early as possible all types of fault which are caused by a static cross-flow ( FIG . Iq) between a high digital voltage level (V CC , supply voltage) and a low digital voltage level (V SS ; Due to the concept according to the invention, therefore, the continuous operation of the functionality of an integrated circuit can significantly increase the operational reliability of an electronic module.

Das erfindungsgemäße Konzept lässt sich beispielsweise so gestalten, dass dem Anwender eines mit dem erfindungsgemäßen Konzept ausgestatteten elektronischen Systems die Notwendigkeit eines Services des elektronischen Systems angezeigt wird, bei dem man dann beispielsweise den defekten elektronischen Baustein austauschen kann. Es ist ferner auch möglich, dass der integrierte Schaltkreis im Fehlerfall lediglich ein für einen Servicetechniker leicht messbares, eindeutiges Fehlersignal ausgibt, so dass der Servicetechniker den Fehler äußerst schnell lokalisieren kann und daraufhin beispielsweise einen bestimmten betroffenen elektronischen Baustein bzw. auch die gesamte elektronische Baugruppe gezielt austauschen kann.The inventive concept can be, for example so that the user of one with the inventive concept equipped electronic system the need for a service the electronic system is displayed, in which one then, for example can replace the defective electronic module. It is further also possible, that the integrated circuit in case of error only one for one Service technician easily outputs measurable, unique error signal, so that the service technician can locate the error very quickly can and then, for example, a particular affected electronic component or exchange the entire electronic module targeted can.

Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Konzept zur Überwachung einer Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung auf EEPROM-Schaltungen (EEPROM = electrically erasable programmable read-only memory = elektrisch löschbarer und programmierbarer Nur-Lese-Speicher) und insbesondere auf CMOS-EEPROM-Schaltungen anwendbar, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 102 14 898 A1 „Speicherschaltung" des gleichen Anmelders der vorliegenden Erfindung in Form von redundanten Niederleistung-CMOS-EEPROM-Schaltungen beschrieben werden. Ein wesentliches Merkmal solcher CMOS-EEPROM-Schaltungen besteht darin, dass sich bei kritischen Fehlermoden derselben, d. h. bei allen Fehlern, bei denen Ladung vom Floating-Gate-Bereich des entsprechenden Transistors verloren geht, der im einwandfrei programmierten Zustand sperren soll, ein unerwünschter Querstrom von einem hohen logischen Pegel VCC zu einem niedrigen logischen Pegel VSS einstellt. Wird dieser Fehlermodus, d. h. die Entladung, rechtzeitig detektiert, so kann der Ladungsverlust noch rechtzeitig erkannt werden, bevor die EEPROM-Schaltung den Wert des gespeicherten Bits verliert, so dass dadurch vorteilhaft ein unerwünschter Informationsverlust verhindert werden kann.Particularly advantageous is the inventive concept for monitoring a power consumption of a circuit arrangement on EEPROM circuits (EEPROM = electrically erasable programmable read-only memory = electrically erasable and programmable read-only memory) and in particular to CMOS EEPROM circuits applicable, as for example in the German patent application DE 102 14 898 A1 A key feature of such CMOS EEPROM circuits is that, in the case of critical failure modes thereof, ie, all failures in which charge is lost from the floating gate region of the corresponding transistor, which is to lock in the perfectly programmed state, an undesirable cross-flow of a high logic level V CC sets to a low logic level VS S. If this error mode, ie the discharge, detected in time, Thus, the charge loss can be detected in time before the EEPROM circuit loses the value of the stored bits, so that advantageously an undesirable loss of information can be prevented.

Es sollte beachtet werden, dass das erfindungsgemäße Konzept zur Überwachung einer Stramaufnahme einer Schaltungsanordnung, d. h. das erfindungsgemäße IDDq-System, natürlich auch auf andere bekannte EEPROM-Architekturen anwendbar ist, wobei in diesem Zusammenhang beispielsweise auf die Europäische Patentanmeldung " EP 0756328 A2 " mit dem Titel „Non-volatile memory cell having a single polysilicon gate" der Motorola, INC. und auf die US-Patentschrift "US-6,028,789" mit dem Titel „Zero-power CMOS non-volatile memory cell having an avalanche injection element" der Vantis Corporation verwiesen wird.It should be noted that the inventive concept for monitoring a current consumption of a circuit arrangement, ie the inventive I DDq system, of course, also applicable to other known EEPROM architectures, in which context, for example, to the European patent application " EP 0756328 A2 Motorola, INC., entitled "Non-volatile memory cell having a single polysilicon gate" and U.S. Patent No. "US-6,028,789" entitled "Zero-power CMOS non-volatile memory cell having an avalanche injection element" of Vantis Corporation.

Das erfindungsgemäße Konzept, d. h. das erfindungsgemäße IDDq-System, ist ferner nicht nur während des Wafertests eines integrierten Schaltkreises sondern auch während des Endtests des integrierten Schaltkreises vorteilhaft einsetzbar. Der Endtest wird ausgeführt, nachdem der integrierte Schaltkreis in sein Gehäuse montiert wurde. Daher sind die für den Wafertest eventuell vorgesehenen, im vorhergehenden erwähnten Testanschlussflächen (Testpads) nicht mehr zugänglich, wodurch man das erfindungsgemäße Konzept zur Überwachung der Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung (IDDq-Test) äußerst vorteilhaft eingesetzt werden kann.The concept according to the invention, ie the inventive I DDq system, is furthermore advantageously usable not only during the wafer test of an integrated circuit but also during the final test of the integrated circuit. The final test is performed after the integrated circuit has been mounted in its housing. Therefore, the possibly provided for the wafer test, the above-mentioned test pads (test pads) are no longer accessible, whereby the inventive concept for monitoring the power consumption of a circuit arrangement (I DDq test) can be used extremely advantageous.

Das erfindungsgemäße Konzept, d. h. das erfindungsgemäße IDDq-System, ist ferner auch während des Betriebs des integrierten Schaltkreises äußerst vorteilhaft einsetzbar, wobei während des Betriebs des integrierten Schaltkreises, beispielsweise im Automobilbereich, dahingehend Vorsichtsmaßnahmen zu treffen sind, die verhindern, dass EMV-Störungen und kurze Einbrüche der Versorgungsspannung, die bis etwa 1 μs lang sind und als Mikroeinbrüche (micro-breaks) bezeichnet werden, nicht fälschlicherweise die Ausgabe des IDDq-Alarmsignals auslösen. Ferner ist es äußerst vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße IDDq-System im Fall von EMV-Störungen und kurzzeitigen Einbrüchen der Versorgungsspannung die Funktionsfähigkeit des gesamten integrierten Schaltkreises nicht zusätzlich beeinträchtigt, da durch das erfindungsgemäße Überwachungskonzept vermieden wird, dass der integrierte Schaltkreis aufgrund des erfindungsgemäßen IDDq-Systems bereits bei geringeren EMV-Störungen oder EMV-Einflüssen Beeinträchtigungen der Funktionalität zeigt, als dies ohne das erfindungsgemäße IDDq-System der Fall wäre.The concept according to the invention, ie the I DDq system according to the invention, can also be used extremely advantageously during operation of the integrated circuit, wherein during the loading For example, in the automotive field, precautions must be taken to prevent EMC disturbances and short supply voltage drops, which are up to about 1 μs long and are referred to as micro-breaks, incorrectly outputting of the I DDq alarm signal. Furthermore, it is extremely advantageous that the inventive I DDq system in the case of EMC interference and brief dips in the supply voltage, the functioning of the entire integrated circuit is not additionally impaired, as is avoided by the inventive monitoring concept that the integrated circuit due to the invention I DDq -Systems already shows at lower EMC interference or EMC influences impairment of functionality than would be the case without the inventive I DDq system.

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, dass das erfindungsgemäße IDDq-System dahingehend äußerst vorteilhaft ist, dass dasselbe nicht nur während des Wafertest eingesetzt werden kann, sondern dass das IDDq-System während des gesamten Betriebs des zu überwachenden integrierten Schaltkreises zur Verfügung steht. Darüber hinaus ist die Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen IDDq-Systems größer als bei herkömmlichen Systemen, d. h. es spricht bereits bei kleineren IDDq-Querströmen an, da man das erfindungsgemäße IDDq-System vollkommen integriert ausführen kann und somit kleinere parasitäre Effekte, d. h. Ableit- und Leckströme, Streukapazitäten, usw., als bei herkömmlichen IDDq-Testsystemen in Kauf genommen werden müssen.In summary, it can be stated that the I DDq system according to the invention is extremely advantageous in that it can not only be used during the wafer test, but that the I DDq system is available during the entire operation of the integrated circuit to be monitored. In addition, the sensitivity of the I DDq system according to the invention is greater than in conventional systems, ie it already responds to smaller I DDq cross currents, since the I DDq system according to the invention can be implemented completely integrated and thus smaller parasitic effects, ie leakage and leakage currents, stray capacitances, etc., as must be accepted in conventional I DDq test systems.

Das erfindungsgemäße Konzept zur Überwachung der Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung kann aber auch auf die Überwachung der Stromaufnahme anderer Schaltungen als digitaler CMOS-Schaltungen angewendet werden. Wird beispielsweise eine relativ hohe Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung angenommen, so muss man lediglich die Zeitdauer, während der sich der Schalter in einem geöffneten Zustand befindet, ausreichend kurz wählen und gleichzeitig den Kapazitätswert des Kondensators ausreichend groß wählen, damit eine Stromentnahme nicht zu einem zu großen Spannungseinbruch an der über den Kondensator anliegenden Spannung führt. Die Komparatorschwelle wird ebenfalls unempfindlicher eingestellt, so dass der Komparatorausgang beispielsweise erst dann auf einen logisch hohen Pegel übergeht, wenn das Potential an seinem invertierenden Eingang einen vorgegebenen hohen Wert unter jenes Potential am nicht-invertierenden Eingang sinkt. Dabei sind natürlich einer beliebigen Skalierung in der Praxis Grenzen gesetzt.The inventive concept for monitoring However, the power consumption of a circuit arrangement can also on the monitoring the current consumption of circuits other than digital CMOS circuits be applied. For example, a relatively high power consumption assumed a circuit arrangement, so you have only the Time duration while the switch is in an open state, sufficiently short choose and at the same time the capacity value of the capacitor sufficiently large, thus a current drain not too big Voltage drop at the over The capacitor voltage applied leads. The comparator threshold is also set insensitive, so that the comparator output For example, only then goes to a logic high level, if the potential at its inverting input a predetermined high value below that potential at the non-inverting input sinks. They are natural any scaling in practice limits.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:preferred embodiments The present invention will be described below with reference to FIG the enclosed drawings closer explained. Show it:

1 eine Vorrichtung zur Überwachung einer Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a device for monitoring a current consumption of a circuit arrangement according to a first embodiment of the present invention;

2 eine Vorrichtung zur Überwachung einer Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a device for monitoring a current consumption of a circuit arrangement according to another preferred embodiment of the present invention;

3 verschiedene typische Signalverläufe während der Überwachung der Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung zur Verdeutlichung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung; und 3 various typical waveforms during the monitoring of the current consumption of a circuit arrangement to illustrate the operation of the monitoring device according to the invention; and

4 eine Vorrichtung zur Überwachung einer Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 4 a device for monitoring a current consumption of a circuit arrangement according to another preferred embodiment of the present invention.

Bevor nun bezugnehmend auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erörtert werden, wird darauf hingewiesen, daß gleiche oder funktionsgleiche Elemente in den Figuren mit gleichen bzw. ähnlichen Bezugszeichen versehen sind, und daß zur Vermeidung von Wiederholungen eine erneute detaillierte Erläuterung dieser Elemente vermieden wird.Before Referring now to the figures preferred embodiments of the present invention be discussed in more detail it is noted that same or functionally identical elements in the figures with the same or similar Reference numerals are provided, and that to avoid repetition a new detailed explanation of this Elements is avoided.

Bezug nehmend auf die 1 und 3 wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Überwachung einer Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung detailliert erörtert.Referring to the 1 and 3 Now, a preferred embodiment of the present invention for monitoring a current consumption of a circuit arrangement will be discussed in detail.

Wie in 1 dargestellt ist, ist die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung 10 zwischen eine Schaltungsanordnung 12, z. B. einen digitalen Schaltungsteil, und eine Spannungsversorgungseinrichtung 14, z. B. einen analogen Schaltungsteil, die zur Spannungsversorgung der Schaltungsanordnung 12 vorgesehen ist, geschaltet.As in 1 is shown, is the monitoring device according to the invention 10 between a circuit arrangement 12 , z. B. a digital circuit part, and a power supply device 14 , z. B. an analog circuit part, the voltage supply to the circuit 12 is provided switched.

Die Schaltungsanordnung 12 umfaßt einen ersten Anschluss 12a, einen zweiten Anschluss 12b und einen dritten Anschluss 12c. Der erste Anschluss 12a der Schaltungsanordnung ist vorzugsweise ein Versorgungsspannungseingang zum Aufnehmen einer positiven Versorgungsspannung, der zweite Anschluss 12b ist vorzugsweise ein Taktsignaleingang der Schaltungsanordnung 12, und der dritte Anschluss 12c ist vorzugsweise ein zweiter Versorgungsspannungseingang zum Aufnehmen einer negativen Versorgungsspannung bzw. zum Anlegen an Massepotential.The circuit arrangement 12 includes a first port 12a , a second connection 12b and a third connection 12c , The first connection 12a the circuit arrangement is preferably a supply voltage input for receiving a positive supply voltage, the second connection 12b is preferably a clock signal input of the circuit arrangement 12 , and the third connection 12c is preferably a second supply voltage input for receiving a negative supply voltage or for application to ground potential.

Die Überwachungsvorrichtung 10 umfasst einen Schalter 16, mit einem ersten Schalteranschluss 16a, einem zweiten Schalteranschluss 16b und einem Steuereingang 16c, einen Kondensator 18 mit einem ersten Kondensatoranschluss 18a und einem zweiten Kondensatoranschluss 18b, eine Vergleichseinrichtung 20 mit einem ersten Eingang 20a, einem zweiten Eingang 20b und einem Ausgang 20c, und ein Logikelement 22 mit einem ersten Eingang 22a, einem zweiten Eingang 22b und einem Ausgang 22c.The monitoring device 10 includes a switch 16 , with a first switch connection 16a , a second switch terminal 16b and a control input 16c , a capacitor 18 with a first capacitor connection 18a and a second capacitor terminal 18b , a comparison device 20 with a first entrance 20a , a second entrance 20b and an exit 20c , and a logic element 22 with a first entrance 22a , a second entrance 22b and an exit 22c ,

Der erste Schalteranschluss 16a des Schalters 16 ist mit der Spannungsversorgungseinrichtung 14 verbunden, wobei der zweite Schalteranschluss 16b des Schalters 16 mit dem Versorgungsspannungseingang 12a der Schaltungsanordnung 12 verbunden ist.The first switch connection 16a of the switch 16 is with the power supply 14 connected, wherein the second switch terminal 16b of the switch 16 with the supply voltage input 12a the circuit arrangement 12 connected is.

Der erste Kondensatoranschluss 18a des Kondensators 18 ist mit dem zweiten Schalteranschluss 16b des Schalters 16 verbunden, wobei der zweite Kondensatoranschluss 18b des Kondensators 18 mit einem Bezugspotentialanschluss, z. B. einem Massepotentialanschluss, verbunden ist.The first capacitor connection 18a of the capacitor 18 is with the second switch port 16b of the switch 16 connected, wherein the second capacitor terminal 18b of the capacitor 18 with a reference potential connection, z. B. a ground potential terminal connected.

Der erste Eingang 20a der Vergleichseinrichtung 20 ist mit dem zweiten Schalteranschluss 16b des Schalters 16 verbunden, wobei der zweite Eingang 20b der Vergleichseinrichtung 20 mit dem ersten Schalteranschluss 16a des Schalters 16 verbunden ist. Der Ausgang 20c der Vergleichseinrichtung 20 ist mit dem ersten Eingang 22a des Logikelements 22 verbunden. An dem zweiten Eingang 22b des Logikelements 22 ist ein Testsignal ϕ1 angelegt, das beispielhaft als Signalverlauf II in 3 dargestellt ist. Der Ausgang 22c des Logikelements 22 ist mit dem Steuereingang 16c des Schalters 16 verbunden. Der Taktsignaleingang 12b der Schaltungsanordnung 12 ist mit einem Taktsignal ϕ2 verbunden, das beispielhaft als Signalverlauf I in 3 dargestellt ist.The first entrance 20a the comparison device 20 is with the second switch port 16b of the switch 16 connected, the second input 20b the comparison device 20 with the first switch connection 16a of the switch 16 connected is. The exit 20c the comparison device 20 is with the first entrance 22a of the logic element 22 connected. At the second entrance 22b of the logic element 22 is applied a test signal φ1, which is exemplified as waveform II in 3 is shown. The exit 22c of the logic element 22 is with the control input 16c of the switch 16 connected. The clock signal input 12b the circuit arrangement 12 is connected to a clock signal φ2, which is exemplified as a waveform I in 3 is shown.

Im folgenden wird nun anhand von 1 und 3 die Funktionsweise der in 1 dargestellten Vorrichtung 10 zur Überwachung einer Stromaufnahme Iq der Schaltungsanordnung 12 detailliert erörtert. Zur Vereinfachung des Verständnisses der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung 10 wird ferner auf verschiedene typische Signalverläufe I–V verwiesen, die während der Überwachung der Stromaufnahme Iq einer Schaltungsanordnung 12 typischerweise auftreten können.The following will now be based on 1 and 3 the functioning of in 1 illustrated device 10 for monitoring a current consumption Iq of the circuit arrangement 12 discussed in detail. To simplify the understanding of the operation of the monitoring device according to the invention 10 Reference is further made to various typical waveforms I-V, the during the monitoring of the current Iq a circuit arrangement 12 typically can occur.

Wie aus 1 ersichtlich, liefert die Spannungsversorgungseinrichtung 14 die Versorgungsspannung U1 für die elektronische Schaltungsanordnung 12, die beispielsweise eine digitale CMOS-Schaltungsanordnung ist.How out 1 can be seen supplies the power supply device 14 the supply voltage U1 for the electronic circuit arrangement 12 which is, for example, a digital CMOS circuit.

Während des normalen Betriebszustands der Schaltungsanordnung 12 ist der Schalter 16 geschlossen, so daß die Spannungsversorgungseinrichtung 14 und damit die Versorgungsspannung U1 direkt mit der Schaltungsanordnung 12 verbunden ist. Während des Testzustands TIDDq der Vorrichtung 10 zur Überwachung der Stromaufnahme Iq der Schaltungsanordnung 12, der beispielsweise durch das Testsignal ϕ1 (siehe den Signalverlauf II von 3) vorgegeben ist, ist der Schalter 16 zwischen seinem ersten Schalteranschluss 16a und seinem zweiten Schalteranschluss 16b geöffnet, so dass die Schaltungsanordnung 12 von der Spannungsversorgungsquelle 14 getrennt ist und damit die Versorgungsspannung U1 der Schaltungsanordnung 12 als der Spannungsverlauf U'1 an dem Kondensator 18 gespeichert ist. Der Kondensator 18 kann die gespeicherte Versorgungsspannung U'1 jedoch nur dann auf einem relativ konstanten Spannungswert halten, wenn der Kondensator 18 nicht durch Querströme Iq entladen wird. Da selbst im fehlerfreien, statischen Zustand der Schaltungsanordnung 12 eine geringfügige Stromaufnahme von beispielsweise etwa kleiner oder gleich 0,05 mA vorhanden ist, wird der Kondensator 18 geringfügig entladen, so dass sich ein „realer", abfallender Spannungsverlauf U'1 über dem Kondensator 18 ergibt. Die Kapazität 18 wird jedoch im fehlerfreien Zustand der Schaltungsanordnung 12 aufgrund der sehr geringen Stromaufnahme Iq nur relativ geringfügig entladen und somit der reale Spannungsverlauf U'1 nur geringfügig abfallen.During the normal operating state of the circuit 12 is the switch 16 closed, so that the power supply device 14 and thus the supply voltage U1 directly to the circuit arrangement 12 connected is. During the test state T IDDq of the device 10 for monitoring the current consumption I q of the circuit arrangement 12 , for example, by the test signal φ1 (see the waveform II of 3 ) is the switch 16 between his first switch connection 16a and its second switch port 16b open, leaving the circuitry 12 from the power source 14 is disconnected and thus the supply voltage U1 of the circuit arrangement 12 as the voltage curve U ' 1 on the capacitor 18 is stored. The capacitor 18 However, the stored supply voltage U ' 1 can hold only at a relatively constant voltage value when the capacitor 18 is not discharged by cross currents Iq. Because even in the faultless, static state of the circuit 12 a slight current consumption of, for example, less than or equal to 0.05 mA is present, the capacitor 18 slightly discharged, so that a "real", falling voltage curve U ' 1 over the capacitor 18 results. The capacity 18 However, in the error-free state of the circuit 12 due to the very low current consumption I q only relatively slightly discharged and thus the real voltage curve U ' 1 only slightly decrease.

Sollte jedoch ein Fehler in der Schaltungsanordnung 12 vorliegen, fließt ein relativ hoher Querstrom Iq, der die Kapazität 18 relativ stark entlädt. Dadurch bricht die Versorgungsspannung der Schaltungsanordnung 12, d. h. die Kondensatorspannung U'1, relativ stark ein. Diese Spannungsänderung wird durch die Vergleichseinrichtung 20, die vorzugsweise durch eine Komparatorschaltung ausgeführt ist, möglichst frühzeitig erkannt, wobei an dem Ausgang 20c der Vergleichseinrichtung 20 ein IDDq-Signal mit einem hohen logischen Pegel ausgegeben wird, wenn die Spannungsdifferenz ΔU zwischen der Versorgungsspannung U1 und der Spannung U'1 über dem Kondensator 18 eine vorgegebenen Schwelle übersteigt, die auf einen Fehler in der Schaltungsanordnung 12 hindeutet.Should be a fault in the circuit 12 present, flows a relatively high cross-flow I q , the capacity 18 relatively strong discharges. This breaks the supply voltage of the circuit arrangement 12 , ie the capacitor voltage U ' 1 , a relatively strong. This voltage change is made by the comparator 20 , which is preferably carried out by a comparator circuit, detected as early as possible, wherein at the output 20c the comparison device 20 an I DDq signal having a high logic level is output when the voltage difference ΔU between the supply voltage U1 and the voltage U ' 1 across the capacitor 18 exceeds a predetermined threshold due to a fault in the circuitry 12 suggesting.

Das möglichst frühzeitige Erkennen eines relativ hohen Einbruchs der Spannung U'1 über dem Kondensator 18 ist dahingehend vorteilhaft, dass nun schnell auf diesen Spannungseinbruch reagiert werden kann, indem ansprechend auf das Aus gangssignal an dem Ausgang 20c der Vergleichseinrichtung 20 der Schalter 16 wieder in den geschlossenen Zustand gebracht werden kann. Wie in 1 dargestellt ist, ist der erste Eingang 22a des Logikelements 22 mit dem Ausgang 20c der Vergleichseinrichtung 20 verbunden, wobei der zweite Eingang 22b des Logikelements 22 mit dem Testsignal ϕ1 verbunden ist.The earliest possible detection of a relatively high dip in the voltage U ' 1 across the capacitor 18 is advantageous in that now can respond quickly to this voltage dip by responding to the output signal from the output 20c the comparison device 20 the desk 16 can be brought back to the closed state. As in 1 is shown, is the first input 22a of the logic element 22 with the exit 20c the comparison device 20 connected, the second input 22b of logic elements 22 is connected to the test signal φ1.

Das Logikelement 22 stellt an seinem Ausgang 22c ein Schaltsignal S1 für den Steuereingang 16c des Schalters 16 bereit. Das Logikelement 22 ist vorzugsweise als ein ODER-Gatter ausgebildet, wobei natürlich auch andere entsprechend funktionale Logikschaltungen denkbar sind.The logic element 22 puts at its exit 22c a switching signal S1 for the control input 16c of the switch 16 ready. The logic element 22 is preferably formed as an OR gate, of course, other correspondingly functional logic circuits are conceivable.

Der Schalter 16 ist also durch das Schaltsignal S1 steuerbar, wobei das Schaltsignal S1 einen ersten und einen zweiten Schaltzustand aufweisen kann, und wobei der Schalter 16 bei dem ersten Schaltzustand des Schaltsignals S1 geschlossen ist und bei dem zweiten Schaltzustand des Schaltsignals S1 offen ist. Da das Logikelement 22, wie bereits angesprochen, vorzugsweise durch ein ODER-Gatter ausgebildet ist, wird das Schaltsignal S1 des Schalters 16 durch eine ODER-Verknüpfung des Ausgangssignals (IDDq-Signal) der Vergleichseinrichtung 20 und des Testsignals ϕ1 gebildet, wobei daher das Schaltsignal S1 einen logisch hohen Pegel HIGH aufweist, wenn entweder das IDDq-Signal oder das Testsignal ϕ1 einen hohen logischen Pegel aufweist. Das Schaltsignal weist nur dann einen niedrigen logischen Pegel LOW auf, wenn sowohl das Ausgangssignal der Komparatorschaltung 20, d. h. das IDDq-Signal, als auch das Testsignal ϕ1 gleichzeitig einen logisch niedrigen Pegel aufweisen.The desk 16 is thus controllable by the switching signal S1, wherein the switching signal S1 may have a first and a second switching state, and wherein the switch 16 is closed at the first switching state of the switching signal S1 and is open at the second switching state of the switching signal S1. Because the logic element 22 as already mentioned, preferably formed by an OR gate, the switching signal S1 of the switch 16 by an OR operation of the output signal (I DDq signal) of the comparison device 20 and the test signal φ1, therefore, the switching signal S1 has a logic high level HIGH when either the I DDq signal or the test signal φ1 has a high logic level. The switching signal has a low logic level LOW only when both the output of the comparator circuit 20 , ie, the I DDq signal, as well as the test signal φ1 simultaneously have a logic low level.

Aus dem Testsignalverlauf ϕ1, wie er als Signalverlauf II von 3 dargestellt ist, und aus der obigen Funktionsbeschreibung der Vorrichtung zur Überwachung der Stromaufnahme der Schaltungsanordnung 12 wird deutlich, dass das Schaltsignal S1 nur dann einen niedrigen logischen Pegel aufweist, und damit den Schalter 16 in einen offenen Zustand bringt, wenn das Testsignal ϕ1 während des IDDq-Tests einen niedrigen logischen Pegel aufweist und ferner die Vergleichseinrichtung 20 keine „übermäßige" Spannungsverringerung der Spannung U'1 über den Kondensator 18 erfasst, die die Funktionsfähigkeit der Schaltungsanordnung beeinflussen oder sogar beeinträchtigen könnte.From the test waveform φ1, as he as waveform II of 3 is shown, and from the above functional description of the device for monitoring the current consumption of the circuit arrangement 12 it is clear that the switching signal S1 only has a low logic level, and thus the switch 16 in an open state when the test signal φ1 has a low logic level during the I DDq test and also the comparator 20 no "excessive" voltage reduction of the voltage U ' 1 across the capacitor 18 detected, which could affect or even impair the functionality of the circuit.

Es wäre äußerst ungünstig, wenn die Versorgungsspannung U'1 der Schaltungsanordnung 12, die während des IDDq-Tests durch den Kondensator 18 bereitgestellt wird, so weit einbricht, dass dieser Spannungseinbruch möglicherweise in Logikelementen der Schaltungsanordnung 12 einen Verlust von Informationen bewirken könnte. Daher muss die erfindungsgemäße Kombination aus dem Schalter 16, der beispielsweise als ein einfacher Transistorschalter ausgelegt ist, der Vergleichseinrichtung 20, die beispielsweise als Komparatorschaltung ausgelegt ist, und dem Logikelement 22, das beispielsweise als ODER-Gatter ausgelegt ist, möglichst schnell sein, d. h. eine hohe Bandbreite und eine kleine Ansprechzeit besitzen.It would be extremely unfavorable if the supply voltage U ' 1 of the circuit arrangement 12 that passed through the capacitor during the I DDq test 18 is provided so far breaks that this voltage dip may be in logic elements of the circuit 12 could cause a loss of information. Therefore, the inventive combination of the switch 16 which is designed, for example, as a simple transistor switch, the comparison device 20 , which is designed for example as a comparator circuit, and the logic element 22 , which is designed as an OR gate, for example, be as fast as possible, ie have a high bandwidth and a small response time.

Der Signalverlauf III von 3 zeigt nun beispielsweise den sich ergebenden Verlauf eines IDDq-Signals während eines Testzyklusses TIDDq der vorliegenden Erfindung, wie er sich aufgrund der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Anordnung zur Überwachung einer Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung ergeben kann. Im folgenden wird nun detailliert erläutert, wie das als Signalverlauf IV in 3 dargestellte IDDq-Signal zustande kommt.The signal III of 3 For example, FIG. 12 shows the resulting history of an I DDq signal during a test cycle T IDDq of the present invention as determined by the method of FIG 1 shown inventive arrangement for monitoring a power consumption of a circuit arrangement can result. In the following it will now be explained in detail how the waveform IV in 3 represented I DDq signal comes about.

In 3 ist als Signalverlauf I ein beispielhaftes Taktsignal ϕ2 gezeigt, das beispielsweise dem Taktsignaleingang 12b der Schaltungsanordnung 12 zugeführt wird, wobei die Schaltungsanordnung 12 beispielsweise als integrierter, digitaler CMOS-Schaltungsteil ausgebildet ist. Bei den logischen Übergängen von „0" auf „1" (von LOW auf HIGH) sowie den logischen Übergängen von „1" auf „0" (von HIGH nach LOW) des Taktsignals ϕ2 fließen kurzzeitig große Querströme Iq, wie sie durch den Signalverlauf III von 3 prinzipiell dargestellt sind, die unweigerlich zum Einbrechen der Spannung U'1 an dem Kondensator 18 führen würden, sollte der Schalter 16 geöffnet bleiben, und somit zu einem hohen Pegel des IDDq-Signals an dem Ausgang 20c der Vergleichseinrichtung 20, d. h. zu einem IDDq-Fehlalarm, führen würden.In 3 is shown as waveform I an exemplary clock signal φ2, for example, the clock signal input 12b the circuit arrangement 12 is supplied, wherein the circuit arrangement 12 for example, is designed as an integrated, digital CMOS circuit part. In the case of the logic transitions from "0" to "1" (from LOW to HIGH) and the logic transitions from "1" to "0" (from HIGH to LOW) of the clock signal φ2, large cross-currents I q flow for a short time Signal curve III of 3 are shown in principle, which inevitably to the breakdown of the voltage U ' 1 to the capacitor 18 The switch should lead 16 remain open, and thus to a high level of the I DDq signal at the output 20c the comparison device 20 That would lead to an I DDq error alarm.

Ist die Schaltungsanordnung 12 beispielsweise als eine getaktete Logikschaltung ausgeführt, wie dies bei der überwiegenden Mehrzahl von (digitalen) Schaltungsanordnungen der Fall sein wird, ist es notwendig, dass das Testsignal ϕ1 und das Taktsignal ϕ2 synchron zueinander sind, wobei das Testsignal ϕ1 erst dann einen niedrigen logischen Pegel „0" (LOW) annehmen darf, wenn alle Ladeströme bzw. Querströme Iq der Schaltungsanordnung (z. B. CMOS-Logik) von der vorangegangenen Taktflanke des Taktsignals ϕ2 ausreichend abgeklungen sind. Darüber hinaus darf das Taktsignal ϕ2 keine Taktflanke aufweisen, so lange das Testsignal ϕ1 einen niedrigen logischen Pegel „0" (LOW) aufweist. Sofern die zu überwachende Schaltungsanordnung, d. h. beispielsweise ein digitaler CMOS-Schaltungsteil, nur eine synchrone Logik auf niedriger oder mittlerer Taktfrequenz enthält, sind die oben genannten Vorgaben vergleichsweise einfach in der Praxis einzuhalten.Is the circuit arrangement 12 For example, as a clocked logic circuit executed, as will be the case in the vast majority of (digital) circuitry, it is necessary that the test signal φ1 and the clock signal φ2 are synchronous to each other, the test signal φ1 only a low logic level 0 "(LOW) may be assumed if all charging currents or cross-currents I q of the circuit arrangement (eg CMOS logic) have decayed sufficiently from the preceding clock edge of the clock signal φ 2 the test signal φ1 has a low logic level "0" (LOW). If the circuit arrangement to be monitored, ie, for example, a digital CMOS circuit part, contains only synchronous logic at a low or medium clock frequency, the above-mentioned requirements are comparatively easy to observe in practice.

Bei einer asynchronen Logik oder bei sehr hohen Taktfrequenzen, d. h. wenn die halbe Periodendauer in etwa so lange andauert, wie die pro Taktflanke erzeugten Ladeströme, werden die oben genannten Vorgaben eventuell in der Praxis nicht erreichbar sein. In diesem Fall kann man beispielsweise für die Dauer des Beobachtungszeitraums, d. h. während des IDDq-Testfensters TIDDq, bei dem das Testsignal ϕ1 einen niedrigen logischen Pegel (LOW) aufweist, das Taktsignal ϕ2 verlangsamen oder auch anhalten.In the case of an asynchronous logic or at very high clock frequencies, ie when half the period lasts approximately as long as the charging currents generated per clock edge, the above-mentioned requirements may possibly not be achievable in practice. In this case, for example, for the duration of the observation period, ie during the I DDq test window T IDDq at which the test signal φ1 has a low logic level (LOW), it is possible to slow down or even stop the clock signal φ2.

Wird nun angenommen, dass die Schaltungsanordnung 12, die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise als digitaler Schaltungsteil ausgebildet ist, einwandfrei funktio niert, gibt es im statischen Betrieb, d. h. zwischen zwei Taktflanken des Taktsignals ϕ2 keinen nennenswerten Querstrom Iq von dem hohen Potential VCC auf das niedrige Potential VSS. Während des normalen Betriebs der Schaltungsanordnung 12 wird der Schalter 16 im Regelfall größtenteils geschlossen bleiben und nur sporadisch während des Testfensters TIDDq geöffnet werden, um einen IDDq-Test durchzuführen. Dafür wird das Tastverhältnis bzw. die relative Einschaltzeitdauer des Testsignals ϕ1 so eingestellt, dass das Testsignal ϕ1 während etwa 90% der Zeit einen hohen logischen Pegel „1" (HIGH) aufweist und nur etwa 10% der Zeit einen niedrigen logischen Pegel „0" (LOW) aufweist, so dass der Duty-Cycle also etwa 90% (= 0,9) beträgt.Now it is assumed that the circuit arrangement 12 , which is formed in the present embodiment, for example, as a digital circuit part properly functioning, there is in static operation, ie between two clock edges of the clock signal φ2 no significant cross-current I q from the high potential V CC to the low potential V SS . During normal operation of the circuitry 12 becomes the switch 16 usually remain closed for the most part and only be opened sporadically during the test window T IDDq to perform an I DDq test. For this purpose, the duty cycle or the relative switch-on time duration of the test signal φ1 is set such that the test signal φ1 has a high logic level "1" (HIGH) for about 90% of the time and only a low logic level "0" for about 10% of the time. (LOW), so that the duty cycle is thus about 90% (= 0.9).

Es sollte jedoch beachtet werden, daß diese Werte für das Tastverhältnis nur beispielhaft aufzufassen sind, wobei in der Praxis je nach Anwendungsfall Werte für das Tastverhältnis des Testsignals, die größer als 0,5 sind und vorzugsweise in einem Bereich um 0,9 liegen, geeignet sein können. Es ist lediglich zu beachten, daß einerseits die Funktionsweise der zu überwachenden Schaltungsanordnung durch die IDDq-Tests im wesentlichen nicht beeinträchtigt und andererseits der IDDq-Test durch die unvermeidlichen Querströme der zu untersuchenden Schaltungsanordnung im wesentlichen nicht beeinflusst werden sollte.It should be noted, however, that these duty cycle values are to be considered as exemplary only, with in practice, depending on the application, values for the duty cycle of the test signal which are greater than 0.5 and preferably in a range around 0.9, suitable could be. It is merely to be noted that on the one hand, the operation of the circuit to be monitored by the I DDq tests essentially not affected and on the other hand, the I DDq test should not be affected by the inevitable cross-currents of the circuit under investigation substantially.

So lange das Testsignal ϕ1 einen logisch hohen Pegel „1" (HIGH) aufweist, ist der Schalter 16 geschlossen, da das Schaltsignal S1, das durch die logische Verknüpfung des Testsignals ϕ1 und des IDDq-Signals erzeugt wird, den geschlossenen Zustand des Schalters 16 bewirkt. Damit wird die Schaltungsanordnung 12 von der Spannungsversorgung 14 niederohmig mit der Versorgungsspannung U1 versorgt. Der Begriff „niederohmig" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Innenwiderstand der Spannungsversorgung 14 niederohmig ist. Auch der relativ geringe Widerstand des Schalters 16 im eingeschalteten Zustand, der beispielsweise häufig als p-Typ-MOS- Transistor ausgeführt ist, erhöht den Innenwiderstand der Spannungsversorgungseinrichtung 14, d. h. der Spannungsquelle, nicht nennenswert. Die Kapazität 18 dient bei diesem Betriebszustand im allgemeinen als übliche Stabilisierungskapazität der Versorgungsspannung U1. Am Kondensator 18 liegt daher die Versorgungsspannung U1 an. Geht das Testsignal ϕ1 von einem logisch hohen Pegel „1" (HIGH) auf einen logisch niedrigen Pegel „0" (LOW) über, so ändert sich das Schaltsignal S1, mit dem der Schaltzustand des Schalters 16 steuerbar ist, wobei der Schalter 16 nun für den IDDq-Test geöffnet wird. An dem Kondensator 18 bleibt nun die über den Kondensator 18 anliegende Spannung U'1 zunächst „eingefroren" (gespeichert). Durch den Umschaltvorgang des Schalters 16 wird sich diese Spannung U'1 infolge einer in der Praxis auftretenden Spannungsteilung zwischen der Kapazität 18 und mehrere parasitärer Streukapazitäten (nicht gezeigt) des als Schalttransistor ausgeführten Schalters 16 ein klein wenig verändern, wobei diese Ungenauigkeiten der Spannung jedoch vernachlässigbar klein gehalten werden können.As long as the test signal φ1 has a logic high level "1" (HIGH), the switch 16 closed, since the switching signal S1, which is generated by the logical combination of the test signal φ1 and the I DDq signal, the closed state of the switch 16 causes. This will be the circuit arrangement 12 from the power supply 14 low-resistance supplied with the supply voltage U1. The term "low impedance" in this context means that the internal resistance of the power supply 14 is low impedance. Also, the relatively low resistance of the switch 16 in the on state, which is often designed as a p-type MOS transistor, for example, increases the internal resistance of the power supply device 14 , ie the voltage source, not worth mentioning. The capacity 18 serves in this operating state in general as the usual stabilizing capacity of the supply voltage U1. At the condenser 18 Therefore, the supply voltage U1 is applied. If the test signal φ1 changes from a logic high level "1" (HIGH) to a logic low level "0" (LOW), then the switching signal S1 changes with the switching state of the switch 16 is controllable, the switch 16 now open for the I DDq test. On the condenser 18 Now stay over the capacitor 18 applied voltage U ' 1 is initially "frozen" (stored) by switching the switch 16 will this voltage U ' 1 as a result of a voltage division occurring in practice between the capacitance 18 and a plurality of parasitic stray capacitances (not shown) of the switch constructed as a switching transistor 16 change a little bit, but these inaccuracies of tension can be kept negligible.

So wird die als Komparatorschaltung ausgeführte Vergleichseinrichtung 20 beispielsweise mit einer sogenannten Hysterese ausgestattet, die jedenfalls größer sein sollte, als diese Ungenauigkeiten. Darüber hinaus wird die Komparatorschaltung vorzugsweise so ausgelegt, dass an deren Ausgang 20c das IDDq-Signal einen niedrigen logischen Pegel aufweist, sofern keine nennenswerte Spannungsdifferenz ΔU zwischen dem ersten 20a und dem zweiten 20b Eingang der Vergleichseinrichtung 20, d. h. der Komparatorschaltung, vorhanden ist. Somit bleibt auch der Schalter 16 geöffnet.Thus, the comparison means executed as a comparator circuit 20 For example, equipped with a so-called hysteresis, which should be greater than these inaccuracies anyway. In addition, the comparator circuit is preferably designed so that at the output 20c the I DDq signal has a low logic level, provided there is no significant voltage difference ΔU between the first 20a and the second 20b Input of the comparator 20 , ie the comparator circuit, is present. Thus, the switch remains 16 open.

Falls in der weiteren Folge die Kapazität 18 nicht nennenswert entladen wird, ändern sich die Verhältnisse, d. h. die logischen Zustände der einzelnen Komponenten der Überwachungsvorrichtung 10, so lange nicht, bis das Testsignal ϕ1 wieder auf einen hohen logischen Pegel „1" (HIGH) übergeht und damit der IDDq-Test endet. Ferner wird der Schalter 16 ü ber das Logikelement 22, d. h. über das Schaltsignal, in den geschlossenen Zustand gebracht.If in the further consequence the capacity 18 is not significantly discharged, the conditions change, ie the logical states of the individual components of the monitoring device 10 until the test signal φ1 returns to a high logic level "1" (HIGH) and ends the I DDq test 16 about the logic element 22 , ie via the switching signal, brought into the closed state.

Als nächstes wird nun angenommen, dass die Schaltungsanordnung 12 während eines statischen Zustands des Taktsignals einen übermäßig hohen Querstrom Iq (IDDq) zieht, wodurch die Kapazität 18 entladen wird, sobald der Schalter 18 geöffnet ist. Geht also das Testsignal ϕ1 auf einen niedrigen logischen Pegel „0" (LOW) über, und öffnet sich somit der Schalter 18, so vermindert sich bei einem konstanten Querstrom Iq in der Schaltungsanordnung 12 daher die Spannung U'1 über dem Kondensator 18 gemäß der folgenden Beziehung: U'1 = U1 – Iq × t/C1,so dass gilt: ΔU = U1 – U'1 = Iq × t/C1,wobei U'1 die Spannung über dem Kondensator 18 bei geöffnetem Schalter 16 ist, die Spannung U1 der Anfangswert der Spannung über dem Kondensator 18 zum Zeitpunkt des Öffnens des Schalters 16 ist, der Strom Iq der Querstrom der Schaltungsanordnung 14 ist, und die Zeit t die Zeitdauer seit dem Zeitpunkt des Öffnens des Schalters 16 ist.Next, it is now assumed that the circuit arrangement 12 during a static state of the clock signal pulls an excessively high cross- current I q (I DDq ), causing the capacitance 18 is discharged as soon as the switch 18 is open. So goes the test signal φ1 to a low logic level "0" (LOW), and thus opens the switch 18 , so diminishes at a constant cross-current I q in the circuit arrangement 12 hence the voltage U ' 1 across the capacitor 18 according to the following relationship: U ' 1 = U1 - Iq × t / C1, such that: ΔU = U1 - U ' 1 = Iq × t / C1, where U ' 1 is the voltage across the capacitor 18 with the switch open 16 is, the voltage U1 is the initial value of the voltage across the capacitor 18 at the time of opening the switch 16 is, the current Iq the cross-current of the circuit 14 and time t is the time since the time the switch was opened 16 is.

Sinkt nun die Spannung U'1 an dem Kondensator 18 ausreichend stark ab, so wird dies durch die Vergleichseinrichtung 20 in Form einer Komparatorschaltung erkannt, wodurch der Ausgang 20c der Vergleichseinrichtung 20 kurzfristig einen hohen logischen Pegel „1" (HIGH) aufweist. Diese Zeitdauer ist als Zeitdauer ΔT1 des Signalverlaufs IV von 3 prinzipiell dargestellt. Da der Ausgang 20c der Vergleichseinrichtung 20 mit dem ersten Eingang 22a des Logikelements 22 verbunden ist, das vorzugsweise als ODER-Gatter ausgebildet ist, wird ferner der Schalter 16 sofort (sehr schnell) durch das Schaltsignal S1 des Logikelements 22 geschlossen. Damit lädt die Spannungsversorgungseinrichtung 14 die Kapazität 18 wieder schnell auf die Versorgungsspannung U1 auf, so dass die Schaltungsanordnung 12 wiederum mit seiner regulären Versorgungsspannung U1 betrieben wird.Now drops the voltage U ' 1 at the capacitor 18 sufficiently strong, this is done by the comparator 20 detected in the form of a comparator circuit, whereby the output 20c the comparison device 20 has a high logic level "1" (HIGH) for a short time This duration is defined as the time duration ΔT 1 of the signal curve IV of FIG 3 shown in principle. Because the output 20c the comparison device 20 with the first entrance 22a of the logic element 22 is connected, which is preferably formed as an OR gate, is also the switch 16 immediately (very quickly) by the switching signal S1 of the logic element 22 closed. This loads the power supply 14 the capacity 18 again quickly to the supply voltage U1, so that the circuitry 12 in turn is operated with its regular supply voltage U1.

Aus dem in 3 dargestellten beispielhaften Signalverlauf IV des IDDq-Signals am Ausgang 20c der Vergleichseinrichtung 20 können nun beispielsweise mit einer Auswertungseinrichtung der logische Zustand des IDDq-Signals bewertet werden, um eine Aussage über die Stromaufnahme Iq der Schaltungsanordnung 12 zu treffen.From the in 3 illustrated exemplary waveform IV of the I DDq signal at the output 20c the comparison device 20 For example, the logical state of the I DDq signal can now be evaluated with an evaluation device in order to obtain information about the current consumption Iq of the circuit arrangement 12 hold true.

Wie bei dem Signalverlauf IV von 3 dargestellt ist, können beispielsweise während des Testfensters TIDDq außerdem aus dem Zeitpunkt t0 des Auftretens einer Signalflanke des IDDq-Signals und aus der Dauer ΔT1 des IDDq-Signals qualitative Aussagen über den Entladevorgang und Wiederaufladevorgang des Kondensators 18 und damit über den Querstrom Iq getroffen werden, da beispielsweise aus dem Zeitpunkt t0 die Zeitdauer ΔT0 zwischen dem Anfang des IDDq-Testfensters und dem Auftreten der Signalflanke des IDDq-Signals bestimmt werden kann, und damit bei Kenntnis des Kapazitätswerts des Kondensators 18 und der Versorgungsspannung U1 der Spannungsversorgungseinrichtung 14 unter Verwendung der obigen Formeln der fehlerbehaftete Querstrom Iq bestimmt werden kann.As with the waveform IV of 3 is shown, for example, during the test window T IDDq also from the time t 0 of the occurrence of a signal edge of the I DDq signal and the duration .DELTA.T 1 of the I DDq signal qualitative statements about the discharging and recharging the capacitor 18 and thus be taken over the cross-current Iq, since for example from the time t 0, the time duration .DELTA.T 0 between the beginning of the I DDq test window and the occurrence of the signal edge of the I DDq signal can be determined, and thus with knowledge of the capacitance value of the capacitor 18 and the supply voltage U1 of the voltage supply device 14 can be determined using the above formulas, the faulty cross-current Iq.

Aus den obigen Ausführungen in Verbindung mit 1 wird deutlich, daß bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der zweite Eingang 20b der Komparatorsschaltung 20, der den nicht-invertierenden Eingang derselben darstellt, mit der Versorgungsspannung U1 der Spannungsversorgungseinrichtung 14 verbunden ist. Es sollte jedoch beachtet werden, daß dieser Eingang der Komparatorschaltung 20 auch mit einer andersartig gewonnenen Referenzspannung verbunden sein kann. Wichtig ist dabei nur, daß die Komparatorschaltung 20 eine Referenzspannung erhält, bei deren Unterschreiten, d. h. wenn die an dem ersten Eingang 20a der Komparatorschaltung 20 anliegende Spannung U'1 die an dem zweiten Eingang 20b anliegende Referenzspannung unterschreitet, an dem Ausgang 20c ein Ausgangssignal IDDq mit einem definierten logischen Pegel (HIGH) ausgegeben wird. Die Referenzspannung steht dabei vorteilhafterweise in einem Zusammenhang mit der zu untersuchenden Schaltungsanordnung 12, so daß sichergestellt ist, daß spätestens dann, wenn die reale Versorgungsspannung U1' so klein wird, daß die einwandfreie Funktionsweise aller Elemente der Schaltungsanordnung 12 gefährdet ist, die Komparatorschaltung 20 umschaltet und somit ein Schließen des Schalters 16 einleitet.From the above in connection with 1 It will be appreciated that in a preferred embodiment of the present invention, the second input 20b the comparator circuit 20 representing the non-inverting input thereof with the supply voltage U1 of the power supply 14 connected is. It should be noted, however, that this input of the comparator circuit 20 can also be associated with a differently obtained reference voltage. It is important only that the comparator circuit 20 receives a reference voltage, when falling below, ie when the at the first input 20a the comparator circuit 20 applied voltage U ' 1 at the second input 20b applied reference voltage falls below, at the output 20c an output signal I DDq having a defined logic level (HIGH) is output. The reference voltage is advantageously in a context with the circuit to be examined 12 , so that it is ensured that at the latest when the real supply voltage U1 'is so small that the proper operation of all elements of the circuit 12 is at risk, the comparator circuit 20 switches and thus closing the switch 16 initiates.

Ferner sollte beachtet werden, daß in 1 eine Überwachungsvorrichtung gezeigt ist, die nur dann als Ausgangssignal IDDq der Komparatorschaltung 20 ein Signal mit einem logisch hohen Pegel liefert, wenn die reale Versorgungsspannung U'1 ein vorgebbares Limit in Form der Referenzspannung unterschreitet. Ebenso ist es möglich, die Überwachungsvorrichtung 10 so zu modifizieren, dass der Ausgang 20c der Komparatorschaltung einen logisch hohen Pegel liefert, sobald die reale Versorgungsspannung U'1 eine vorgebbare Grenze überschreitet. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem der erste (invertierende) Eingang 20a und der zweite (nicht-invertierende) Eingang 20b der Komparatorschaltung 20 vertauscht werden. Damit ist es beispielsweise möglich EMV-Störungen zu erkennen.It should also be noted that in 1 a monitoring device is shown, which only as an output signal I DDq of the comparator circuit 20 provides a signal with a logic high level when the real supply voltage U ' 1 falls below a predetermined limit in the form of the reference voltage. It is also possible to use the monitoring device 10 to modify that output 20c the comparator circuit provides a logic high level as soon as the real supply voltage U ' 1 exceeds a predetermined limit. This can be achieved, for example, by the first (inverting) input 20a and the second (non-inverting) input 20b the comparator circuit 20 be reversed. This makes it possible, for example, to detect EMC interference.

So könnte beispielsweise eine erfindungsgemäße Weiterbildung der in 1 gezeigten Überwachungsvorrichtung 10 darin bestehen, zwei Komparatorschaltungen gleichzeitig einzusetzen, die sowohl auf eine Unter- als auch auf Überschreitung einer durch eine Referenzspannung vorgegebene Grenze reagieren, wobei diese Signale dann einer geeigneten logischen Auswertelogik zugeführt werden können, um dann eventuelle EMV-Störungen besser von Fehler- bzw. Leckströmen der Schaltungsanordnung 12 unterscheiden zu können.Thus, for example, a development of the invention in 1 shown monitoring device 10 consist in using two comparator circuits simultaneously, which respond to both a lower and to exceed a predetermined limit by a reference voltage, these signals can then be fed to a suitable logic Auswertelogik, then better EMI interference from fault or Leakage currents of the circuit arrangement 12 to be able to distinguish.

Anhand von 2 werden nun weitere optionale Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Überwachen einer Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung 12 dargestellt. Es sollte beachtet werden, dass Elemente, die mit denen von 1 übereinstimmen, wieder die gleichen Bezugszeichen aufweisen und nicht nochmals detailliert erläutert werden.Based on 2 Now be further optional developments of the device according to the invention 10 for monitoring a current consumption of a circuit arrangement 12 shown. It should be noted that elements that match those of 1 match, again have the same reference numerals and will not be explained again in detail.

Ferner sollte beachtet werden, dass die jeweiligen optionalen Weiterbildungen, wie sie anhand von 2 im folgenden dargestellt werden, jeweils einzeln oder auch in einer beliebigen kombinierten Weise auf das anhand von 1 dargestellte, erste bevorzugte Ausführungsbeispiel angewendet werden können, um dieses gemäß der vorliegenden Erfindung weiter zu bilden.Furthermore, it should be noted that the respective optional developments, as they are based on 2 in the following, each individually or in any combined manner based on 1 shown, the first preferred embodiment may be applied to further this according to the present invention.

Wie in 2 dargestellt ist, umfasst die Vorrichtung 10 zur Überwachung der Stromaufnahme Iq der Schaltungsanordnung 12 nun zusätzlich eine erste Diode 24 mit einem ersten Anschluss 24a (Kathode) und einem zweiten Anschluss 24b (Anode) und eine zweite Diode 26 mit einem ersten Diodenanschluss 26a (Kathode) und einem zweiten Diodenanschluss 26b (Anode), wobei der zweite Diodenanschluss 24b der ersten Diode 24 und der erste Diodenanschluss 26a der zweiten Diode 26 mit dem ersten Anschluss 16a des Schalters 16 verbunden sind, und wobei der erste Diodenanschluss 24a der ersten Diode 24 und der zweite Diodenanschluss 26b der zweiten Diode 26 mit dem zweiten Schalteranschluss 16b des Schalters 16 verbunden sind, so dass der Schalter 16 durch das antiparallel angeordnete Diodenpaar 24, 26 überbrückt ist. Das antiparallel angeordnete Diodenpaar 24, 26 bildet somit eine Begrenzungseinrichtung für die maximal auftretende Spannungsdifferenz über dem geöffneten Schalter 16.As in 2 is illustrated, the Vor direction 10 for monitoring the current consumption Iq of the circuit arrangement 12 now in addition a first diode 24 with a first connection 24a (Cathode) and a second connection 24b (Anode) and a second diode 26 with a first diode connection 26a (Cathode) and a second diode terminal 26b (Anode), wherein the second diode terminal 24b the first diode 24 and the first diode terminal 26a the second diode 26 with the first connection 16a of the switch 16 are connected, and wherein the first diode terminal 24a the first diode 24 and the second diode terminal 26b the second diode 26 with the second switch terminal 16b of the switch 16 are connected, so the switch 16 through the antiparallel diode pair 24 . 26 is bridged. The antiparallel diode pair 24 . 26 thus forms a limiting device for the maximum occurring voltage difference across the open switch 16 ,

Die Vergleichseinrichtung 20 weist ferner ein Logikspeicherelement 28 mit einem ersten Eingang 28a, einem zweiten Eingang 28b und einem Ausgang 28c auf. Der erste Eingang 28a des Logikspeicherelements ist mit dem Ausgang 20c der Komparator schaltung 20 verbunden. Der zweite Eingang 28b des Logikspeicherelements 28 ist mit dem Testsignal ϕ1 verbunden. Der Ausgang 28c des Logikspeicherelements 28 ist mit dem ersten Eingang 22a des Logikelements 22 verbunden. Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Auswerteeinrichtung 30, mit einem ersten Eingang 30a, einem zweiten Eingang 30b, einem dritten Eingang 30c und einem Ausgang 30d, wobei an dem Ausgang 30d der Auswerteeinrichtung 30 nun das Ausgangssignal IDDq der Vorrichtung 10 bereitgestellt wird.The comparison device 20 further comprises a logic memory element 28 with a first entrance 28a , a second entrance 28b and an exit 28c on. The first entrance 28a of the logic memory element is connected to the output 20c the comparator circuit 20 connected. The second entrance 28b of the logic memory element 28 is connected to the test signal φ1. The exit 28c of the logic memory element 28 is with the first entrance 22a of the logic element 22 connected. The device 10 further comprises an evaluation device 30 , with a first entrance 30a , a second entrance 30b , a third entrance 30c and an exit 30d , being at the exit 30d the evaluation device 30 now the output signal I DDq of the device 10 provided.

Der erste Eingang 30a der Auswerteeinrichtung 30 ist mit dem Ausgang 28c des Logikspeicherelements 28 und mit dem ersten Eingang 22a des Logikelements 22 verbunden. Der zweite Eingang 30b der Auswerteeinrichtung 30 ist mit dem Testsignal ϕ1 verbunden. Der dritte Eingang 30c der Auswerteeinrichtung 30 ist beispielsweise mit einem Rücksetz-Signal ϕ3 verbunden.The first entrance 30a the evaluation device 30 is with the exit 28c of the logic memory element 28 and with the first entrance 22a of the logic element 22 connected. The second entrance 30b the evaluation device 30 is connected to the test signal φ1. The third entrance 30c the evaluation device 30 is connected, for example, to a reset signal φ3.

Im folgenden wird nun anhand der 2 in Verbindung mit den in 3 dargestellten Signalverläufen I–V die Funktionsweise der einzelnen optionalen Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Überwachung der Stromaufnahme Iq der Schaltungsanordnung 12 dargestellt.The following will now be based on the 2 in conjunction with the in 3 illustrated signal waveforms I-V, the operation of the individual optional developments of the device according to the invention 10 for monitoring the current consumption Iq of the circuit arrangement 12 shown.

Wie bereits ausführlich anhand von 1 erörtert wurde, wird an dem Kondensator 18 die Versorgungsspannung U1 der Schaltungsanordnung 12, z. B. eines digitalen Schaltungsteils, in Form eines realen Spannungsverlaufs U'1 gespeichert, indem der Schalter 16, der während des normalen Betriebszustands geschlossen ist, zum Durchführen des IDDq-Tests geöffnet wird. Der Kondensator 18 hält die Versorgungsspannung U'1 nur dann konstant, wenn der Kondensator 18 im wesentlichen nicht entladen wird, da im statischen Zustand die Stromaufnahme der Schaltungsanordnung 12 im fehlerfreien Zustand beispielsweise kleiner oder gleich einem Wert von etwa 0,05 mA sein sollte. Falls ein Fehler in der Schaltungsanordnung 12 vorliegt, fließt im allgemeinen jedoch ein relativ hoher Querstrom Iq, der die Kapazität 18 relativ schnell ent laden würde. Dadurch bricht die Versorgungsspannung U'1 der Schaltungsanordnung 12, die bei geöffnetem Schalter 16 durch den Kondensator 18 bereitgestellt wird, ein. Dieser Spannungseinbruch über dem Kondensator 18 wird durch die Komparatorschaltung 20 möglichst frühzeitig erkannt und in dem Logikspeicherelement 28, d. h. vorzugsweise einem RS-Flip-Flop-Element, gespeichert, indem an dem Setz-Eingang 28a (SET) des Logikspeicherelements 28 ein logisch hoher Pegel „1" (HIGH) anliegt.As already detailed by means of 1 is discussed, is on the capacitor 18 the supply voltage U1 of the circuit arrangement 12 , z. B. a digital circuit part, in the form of a real voltage waveform U ' 1 stored by the switch 16 , which is closed during the normal operating state, is opened to perform the I DDq test. The capacitor 18 keeps the supply voltage U ' 1 constant only when the capacitor 18 is essentially not discharged, since in the static state, the power consumption of the circuit 12 in the error-free state, for example, should be less than or equal to a value of about 0.05 mA. If there is a fault in the circuit 12 is present, however, flows in general, a relatively high cross-current Iq, the capacity 18 would unload relatively quickly. As a result, the supply voltage U ' 1 breaks the circuit arrangement 12 with the switch open 16 through the capacitor 18 is provided. This voltage dip across the capacitor 18 is through the comparator circuit 20 detected as early as possible and in the logic memory element 28 , ie, preferably an RS flip-flop element, stored at the set input 28a (SET) of the logic memory element 28 a logic high level "1" (HIGH) is applied.

Es ist nun äußerst vorteilhaft, dass ein möglicher Spannungseinbruch über dem Kondensator 18 bei der vorliegenden Erfindung äußerst frühzeitig erkannt wird, um auf einen solchen Spannungseinbruch möglichst schnell reagieren zu können, indem das Logikspeicherelement 28 an seinem Ausgang 28c, d. h. dem Q-Ausgang des RS-Flip-Flop-Elements, einen logisch hohen Pegel „1" ausgibt, der den Schalter 16 möglichst schnell wieder schließt und damit verhindert, dass die Spannung U'1 über dem Kondensator 18 und somit die Versorgungsspannung der Schaltungsanordnung 12 bei geöffnetem Schalter 16 zu stark einbricht. Es wäre nun äußerst ungünstig, wenn die Versorgungsspannung der Schaltungsanordnung 12 so weit einbricht, dass der Spannungseinbruch beispielsweise dazu führt, dass in logischen Elementen der Schaltungsanordnung 12 gespeicherte Informationen verloren gehen. Daher muss die Kombination aus Schalter 16, Kondensator 18, Komparatorschaltung 20, Logikelement 22 und Logikspeicherelement 28 möglichst schnell sein, d. h. eine hohe Bandbreite und eine geringe Ansprechzeit aufweisen.It is now extremely advantageous that a potential voltage dip across the capacitor 18 is detected very early in the present invention in order to respond to such a voltage dip as quickly as possible by the logic memory element 28 at its exit 28c , that is, the Q output of the RS flip-flop element, outputs a logic high level "1" representing the switch 16 closes again as quickly as possible and thus prevents the voltage U ' 1 across the capacitor 18 and thus the supply voltage of the circuit arrangement 12 with the switch open 16 breaks down too much. It would be extremely unfavorable if the supply voltage of the circuit arrangement 12 so far breaks that the voltage dip leads, for example, that in logic elements of the circuit 12 lost information is lost. Therefore, the combination of switch 16 , Capacitor 18 , Comparator circuit 20 , Logic element 22 and logic memory element 28 be as fast as possible, ie have a high bandwidth and a low response time.

Da die Geschwindigkeit dieser Regelschleife in der Praxis jedoch begrenzt ist, ist es ferner vorteilhaft, zwischen der Schaltungsanordnung 12 und der Spannungsversorgungseinrichtung 14 die Begrenzungseinrichtung der Spannungsdifferenz vorzusehen, um die Spannungsdifferenz zwischen der Referenzspannung und der Spannung an dem zweiten Schalteranschluss auf einen maximalen Wert zu begrenzen, um zu verhindern, dass die reale Versorgungsspannung U'1 nicht unzulässig stark von der Versorgungsspannung U1 der Spannungsversorgungseinrichtung 14 weder nach unten hin noch nach oben hin abweicht. In diesem Zusammenhang kann "ein unzulässig starker Spannungseinbruch" bedeuten, daß Elemente der Schaltungsanordnung 12 nicht mehr einwandfrei funktionieren, insbesondere, dass es zu einem Datenverlust in Registern und Flip-Flops der Schaltungsanordnung 14 infolge einer Über- bzw. Unterspannung kommt.However, since the speed of this control loop is limited in practice, it is also advantageous to intervene between the circuitry 12 and the power supply device 14 to provide the limiting device of the voltage difference in order to limit the voltage difference between the reference voltage and the voltage at the second switch terminal to a maximum value in order to prevent the real supply voltage U ' 1 not unduly heavily from the supply voltage U1 of the voltage supply device 14 neither deviates downwards nor upwards. In this context, "an impermissibly high voltage dip" can mean that elements of the circuit arrangement 12 no longer work properly, in particular, causing data loss in registers and flip-flops of the circuitry 14 as a result of overvoltage or undervoltage.

Im einfachsten Fall weist die Begrenzungseinrichtung eine Diodenschaltung aus zumindest einer Diode auf, wobei der Maximalwert der Spannungsdifferenz die Diffusionsspannung UD in Flussrichtung der Diode ist. Damit ist der Maximalwert der Spannungsdifferenz auf einen Wert begrenzt, der entsprechend der Verschaltung der Diode dem Wert der Versorgungsspannung oberhalb oder unterhalb der Diffusionsspannung UD der Diode entspricht.In the simplest case, the limiting device has a diode circuit comprising at least one diode, wherein the maximum value of the voltage difference is the diffusion voltage U D in the direction of flow of the diode. Thus, the maximum value of the voltage difference is limited to a value corresponding to the value of the supply voltage above or below the diffusion voltage U D of the diode corresponding to the connection of the diode.

Diese Begrenzungsschaltung kann beispielsweise auch aus zwei antiparallel geschalteten Dioden parallel zum Schalter 16 bestehen, d. h. der Schalter 16 wird optional durch die zwei antiparallel geschalteten Dioden 24, 26 überbrückt, so dass das Potential U'1 an dem Kondensator 18 nie mehr als eine Diodenflussspannung, die für Si-Dioden etwa 0,7 V beträgt, von der Versorgungsspannung U1, die die Spannungsversorgungseinrichtung 14 bereitstellt, abweichen kann. Somit ist die Bereitstellung der Versorgungsspannung U1 auch bei sehr abrupten Änderungen des Potentials an der Versorgungsleitung für die Schaltungsanordnung 12 gewährleistet, wobei gleichzeitig ein digitales Signal erzeugt wird, das einen überhöhten Querstrom Iq von der Versorgungsleitung der Schaltungsanordnung 12 gegen Masse anzeigt und somit einen IDDq-Alarm auslösen kann.This limiting circuit can, for example, two diodes connected in parallel parallel to the switch 16 exist, ie the switch 16 is optional through the two antiparallel connected diodes 24 . 26 bridged, so that the potential U ' 1 on the capacitor 18 never more than a diode forward voltage, which is about 0.7 V for Si diodes, from the supply voltage U1, which is the power supply 14 provides, may differ. Thus, the provision of the supply voltage U1 is also at very abrupt changes in the potential at the supply line for the circuit arrangement 12 ensured, while a digital signal is generated, which is an excessive cross-current Iq from the supply line of the circuit 12 indicating mass and thus triggering an I DDq alarm.

Unter der Annahme nun, dass die Schaltungsanordnung 12, z. B. ein digitaler Schaltungsteil, einwandfrei funktioniert, gibt es im statischen Betrieb, d. h. im Bereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden entgegengesetzten Taktsignalflanken des Taktsignals ϕ2, keinen nennenswerten Querstrom Iq nach Masse. Im Regelfall wird der Schalter 16 die meiste Zeit geschlossen bleiben und nur sporadisch geöffnet werden, um den IDDq-Test, d. h. die Überwachung der Stromaufnahme Iq der Schaltungsanordnung 12, durchzuführen. Dazu wird beispielsweise ein Testsignal ϕ1 bereitgestellt, das zu 90% der Periode einen hohen logischen Pegel „1" (HIGH) und nur zu 10% der Signalperiode einen niedrigen logischen Pegel „0" (LOW) aufweist, so dass der sogenannte Duty-Zyklus, d. h. das Tastverhältnis bzw. die relative Einschaltdauer, des Testsignals ϕ1 einen Wert von beispielsweise 90% (= 0,9) aufweist. Das Tastverhältnis des Testsignals ϕ1 kann jedoch entsprechend dem Anwendungsfall, d. h. der zu überwachenden Schaltungsanordnung 12 im wesentlichen einen beliebigen Wert annehmen, der vorzugsweise größer gleich 0,5 und kleiner 1 ist. In der Praxis wird der IDDq-Test, sollte er im Echtzeitbetriebs ablaufen, wahrscheinlich nur sehr sporadisch einsetzt werden, also beispielsweise nur zu etwa 0.1% der Zeit, was einem Tastverhältnis von 0,999 entspricht.Assuming now that the circuitry 12 , z. B. a digital circuit part, works properly, there is no significant cross-current Iq to ground in static mode, ie in the range between two consecutive opposite clock signal edges of the clock signal φ2. As a rule, the switch 16 remain closed most of the time and only be opened sporadically to the I DDq test, ie monitoring the current Iq of the circuit 12 to perform. For this purpose, for example, a test signal φ1 is provided which has a high logic level "1" (HIGH) 90% of the period and a low logic level "0" (LOW) for only 10% of the signal period, so that the so-called duty cycle , ie the duty cycle or the relative switch-on duration, of the test signal φ1 has a value of, for example, 90% (= 0.9). However, the duty cycle of the test signal φ1 can according to the application, ie the circuit to be monitored 12 essentially assume an arbitrary value, which is preferably greater than or equal to 0.5 and less than 1. In practice, the I DDq test, if run in real time, is likely to be used only sporadically, for example, only about 0.1% of the time, which corresponds to a duty cycle of 0.999.

So lange das Testsignal ϕ1 einen hohen logischen Pegel aufweist, ist der Schalter 16 geschlossen, und die Schaltungsanordnung 12 wird von der Stromversorgungseinrichtung 14 niederohmig mit der Versorgungsspannung U1 versorgt. Der Begriff „niederohmig" bedeutet auch bei diesem Ausführungsbeispiel, dass der Innenwiderstand der Spannungsversorgungseinrichtung 14 (Spannungsquelle) niederohmig ist. Auch der relativ kleine (vernachlässigbare) Widerstand des Schalters 16 im eingeschalteten Zustand, wobei der Schalter 16 vorzugsweise als ein p-Typ-MOS-Transistor ausgeführt ist, erhöht den Innenwiderstand der Spannungsversorgungseinrichtung 14 im wesentlichen nicht nennenswert.As long as the test signal φ1 has a high logic level, the switch is 16 closed, and the circuitry 12 is from the power supply device 14 low-resistance supplied with the supply voltage U1. The term "low impedance" in this embodiment also means that the internal resistance of the voltage supply device 14 (Voltage source) is low impedance. Also, the relatively small (negligible) resistance of the switch 16 in the on state, the switch 16 is preferably designed as a p-type MOS transistor, increases the internal resistance of the voltage supply device 14 essentially not worth mentioning.

Die Kapazität 18 ist bei einem geschlossenen Schalter 16 im allgemeinen wieder als eine übliche Stabilisierungskapazität der Versorgungsspannung U1 wirksam. An der Kapazität 18 liegt daher die Versorgungsspannung U1 an. Geht nun das Testsignal ϕ1 von einem hohen logischen Pegel auf einen niedrigen logischen Pegel über, so wird der Schalter 16 durch das Schaltsignal S1 des Logikelements 22 geöffnet, wobei an dem Kondensator 18 zunächst die Versorgungsspannung U1 „eingefroren" bleibt. Durch den Umschaltvorgang des Schalters 16 wird sich die an dem Kondensator anliegende reale Versorgungsspannung U'1 infolge beispielsweise einer Spannungsteilung zwischen der Kapazität 18 und mehrerer parasitärer Streukapazitäten (nicht gezeigt) des durch einen Schalttransistor ausgeführten Schalters 16 ein wenig verändern, wobei diese Ungenauigkeit in der Versorgungsspannung durch geeignete Maßnahmen vernachlässigbar klein gehalten werden kann.The capacity 18 is at a closed switch 16 in general again as a conventional stabilizing capacity of the supply voltage U1 effective. At the capacity 18 Therefore, the supply voltage U1 is applied. Now goes the test signal φ1 from a high logic level to a low logic level, so the switch 16 by the switching signal S1 of the logic element 22 open, being on the capacitor 18 the supply voltage U1 remains "frozen" at first due to the switching process of the switch 16 is the voltage applied to the capacitor real supply voltage U ' 1 due, for example, a voltage division between the capacitance 18 and a plurality of parasitic stray capacitances (not shown) of the switch implemented by a switching transistor 16 change a little, and this inaccuracy in the supply voltage can be kept negligible by appropriate measures.

Die Komparatorschaltung wird dazu beispielsweise mit einer „Hysterese" ausgestattet, so dass die Umschaltschwelle der Komparatorschaltung 20 in jedem Fall größer ist als die oben genannten Ungenauigkeiten in der Versorgungsspannung U1 beim Umschalten des Schalters 16.The comparator circuit is equipped for this purpose, for example, with a "hysteresis", so that the switching threshold of the comparator circuit 20 in any case greater than the above-mentioned inaccuracies in the supply voltage U1 when switching the switch 16 ,

Darüber hinaus wird die Komparatorschaltung 20 vorzugsweise so ausgelegt, dass an dem Ausgang 20c der Komparatorschaltung 20 ein Signal mit einem niedrigen logischen Pegel bereitgestellt wird, sofern keine nennenswerte Spannungsdifferenz ΔU zwischen den beiden Eingängen 20a, 20b der Komparatorschaltung 20 vorliegt. Dadurch liegt an dem Setz-Eingang 28a des Logikspeicherelements 28 (RS-Flip-Flop-Element) ein niedriger logischer Pegel an, so dass an dem Ausgang 28c des Logikspeicherelements 28 (Q-Ausgang) weiterhin ein Signal mit einem niedrigen logischen Pegel ausgegeben wird. Somit bleibt auch der Schalter 16 geöffnet.In addition, the comparator circuit 20 preferably designed so that at the exit 20c the comparator circuit 20 a signal is provided with a low logic level, provided no significant voltage difference .DELTA.U between the two inputs 20a . 20b the comparator circuit 20 is present. This is due to the setting input 28a of the logic memory element 28 (RS flip-flop element) to a low logic level, so that at the output 28c of the logic memory element 28 (Q output) continues to output a signal with a low logic level. Thus, the switch remains 16 open.

Falls nun im folgenden der Kondensator 18 nicht wesentlich weiter entladen wird, ändern sich die logischen Verhältnisse an den einzelnen Elementen der Vorrichtung 10 so lange nicht, bis das Testsignal ϕ1 wieder auf einen hohen logischen Pegel übergeht. Dadurch erhält die Auswerteeinrichtung 30, die beispielsweise als ein Zähler ausgeführt ist, eine positive Taktflanke, wobei an dem ersten Eingang 30a der Auswerteeinrichtung 30 ein niedriger logischer Pegel anliegt.If now in the following the capacitor 18 is not significantly further discharged, the logical relationships change at the individual elements of the device 10 until the test signal φ1 returns to a high logic level. This gives the evaluation 30 for example, which is implemented as a counter, a positive clock edge, wherein at the first input 30a the evaluation device 30 a low logic level is applied.

Ist die Auswerteeinrichtung 30 nun beispielsweise als ein bidirektionaler Zähler ausgeführt, und veranlasst ein hoher logischer Pegel an seinem Eingang 30a den Zähler, seinen Zählerstand zu erhöhen, sowie ein niedriger logischer Pegel an diesem Eingang 30a den Zähler veranlasst, seinen Zählerstand zu vermindern, so reduziert sich der als Dualzahl verstandene Zählerstand der Auswerteeinrichtung 30 beispielsweise um den Zählwert 1. Falls der Zählerstand der Auswerteeinrichtung bereits vorher identisch 0 war, soll er sich vorzugsweise nicht ändern, d. h. die als bidirektionaler Zähler ausgeführte Auswerteeinrichtung 30 sollte vorzugsweise überlaufgeschützt sein. Da der Zählerstand um 1 reduziert wird bzw. identisch 0 ist, ist der Zählerstand zugleich nicht identisch mit dem maximalen Wert, der die Ausgabe des IDDq-Signals an dem Ausgang 30d der Auswerteeinrichtung 30 bewirken würde, so dass das Ausgangssignal IDDq der Auswerteeinrichtung 30 auf einen logisch niedrigen Pegel bleibt, so dass auch nach außen ersichtlich ist, dass kein IDDq-Fehler detektiert wurde.Is the evaluation device 30 now, for example, as a bidirectional counter executed, and causes a high logic level at its input 30a the counter to increase its count, and a low logic level at this input 30a causes the counter to reduce its count, so reduces the understood as a binary count of the evaluation 30 for example, the count 1 , If the counter reading of the evaluation device was previously identical to 0, it should preferably not change, ie the evaluation device designed as a bidirectional counter 30 should preferably be overflow protected. Since the counter reading is reduced by 1 or is identical to 0, the counter reading is at the same time not identical to the maximum value which indicates the output of the I DDq signal at the output 30d the evaluation device 30 would cause, so that the output signal I DDq the evaluation 30 remains at a logic low level, so that it can be seen from the outside that no I DDq error was detected.

Wird nun dagegen angenommen, dass die Schaltungsanordnung 12 im statischen Zustand einen erheblichen Querstrom Iq zieht, wird der Kondensator 18 übermäßig entladen, sobald der Schalter 16 geöffnet ist. Geht nun also das Testsignal ϕ1 auf einen logisch niedrigen Pegel über und öffnet sich damit der Schalter 18 aufgrund des Schaltsignals S1 des Logikelements 22, so vermindert sich bei einem konstanten Querstrom Iq in der Schaltungsanordnung 12 die an dem Kondensator 18 anliegende Spannung U'1 gemäß der Beziehung: U'1 = U1 – Iq × t/C1,so dass für die Spannungsdifferenz ΔU gilt: ΔU = U1 – U'1 = Iq × t/C1;wobei die Spannung U1 der Anfangswert der Versorgungsspannung über dem Kondensator 18 zum Zeitpunkt des Öffnens des Schalters 16 ist, der Strom Iq der Querstrom der Schaltungsanordnung 12 ist, und die Zeitdauer t diejenige Zeitdauer ist, die seit dem Zeitpunkt t0 des Öffnens des Schalters 16 verstrichen ist.If, on the other hand, it is assumed that the circuit arrangement 12 in the static state draws a significant cross current Iq, the capacitor 18 over-discharge as soon as the switch 16 is open. So now goes the test signal φ1 to a logic low level and thus opens the switch 18 due to the switching signal S1 of the logic element 22 , so diminishes at a constant cross-current Iq in the circuit arrangement 12 the on the capacitor 18 applied voltage U ' 1 according to the relationship: U ' 1 = U1 - Iq × t / C1, such that for the voltage difference ΔU: ΔU = U1 - U ' 1 = Iq × t / C1; wherein the voltage U1 is the initial value of the supply voltage across the capacitor 18 at the time of opening the switch 16 is, the current Iq the cross-current of the circuit 12 is, and the time t is the time since the time t 0 of opening the switch 16 has passed.

Sinkt nun die Spannung U'1 über dem Kondensator 18 ausreichend stark ab, so wird dies durch die Komparatorschaltung 20 durch eine erhöhte Spannungsdifferenz ΔU zwischen deren ersten und zweiten Eingang 20a, 20b erkannt, wobei an dem Ausgang 20c der Komparatorschaltung 20 der Signalpegel auf einen hohen logischen Pegel übergeht, wenn eine Komparatorschwelle, die beispielsweise eine Hysterese aufweisen kann, für die Spannungsdifferenz überschritten wird, wodurch der erste Eingang 28a des Logikspeicherelements 28 auch mit einem hohen logischen Pegel belegt wird. Da bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel das Logikspeicherelement 28 als RS-Flip-Flop-Element ausgeführt ist, stellt der erste Eingang 28a den Setz-Eingang dar, wodurch das RS-Flip-Flop-Element gesetzt wird, so daß an dem Ausgang 28c (Q-Ausgang) desselben auch ein logisch hoher Pegel anliegt, wie dies durch den Signalverlauf V von 3 deutlich wird.Now drops the voltage U ' 1 above the capacitor 18 strong enough, this is done by the comparator circuit 20 by an increased voltage difference ΔU between its first and second inputs 20a . 20b detected, being at the output 20c the comparator circuit 20 the signal level transitions to a high logic level when a comparator threshold, which may, for example, have hysteresis, for the voltage difference is exceeded, whereby the first input 28a of the logic memory element 28 is also occupied by a high logic level. Since at the in 2 illustrated embodiment, the logic memory element 28 is designed as an RS flip-flop element, represents the first input 28a the set input, whereby the RS flip-flop element is set, so that at the output 28c (Q output) thereof also a logic high level is applied, as indicated by the waveform V of 3 becomes clear.

Somit geht aber auch das Schaltsignal S1 am Ausgang des Logikelements 22, das bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als ODER-Gatter ausgeführt ist, auf einen logisch hohen Pegel über, so dass der Schalter 16 sofort wieder geschlossen wird. Bei geschlossenem Schalter 16 lädt die Spannungsversorgungseinrichtung 14 den Kondensator 18 wieder schnell auf die Versorgungsspannung U1 auf, so dass die Schaltungsanordnung 12 wieder mit der vorgesehenen, regulären Versorgungsspannung versorgt wird.Thus, however, the switching signal S1 also goes to the output of the logic element 22 that at the in 2 is executed as an OR gate, to a logic high level, so that the switch 16 immediately closed again. With the switch closed 16 charges the power supply 14 the capacitor 18 again quickly to the supply voltage U1, so that the circuitry 12 is again supplied with the intended, regular supply voltage.

Bis zu dem nächsten Übergang von einem niedrigen logischen Pegel auf einen hohen logischen Pegel des Testsignals ϕ1 ändert sich an den logischen Zuständen der einzelnen Komponenten der Überwachungsvorrichtung 10 im wesentlichen nichts.Up to the next transition from a low logic level to a high logic level of the test signal φ1 changes in the logic states of the individual components of the monitoring device 10 essentially nothing.

Falls ein bidirektionaler Zähler als die Vergleichseinrichtung 30 verwendet wird, zählt der bidirektionale Zähler bei der steigenden Taktflanke des Testsignals ϕ1 bei dem oben angegebenen Übergang von LOW auf HIGH beispielsweise um einen Zählwert von „1" nach oben, da bei der steigenden Taktflanke des Testsignals ϕ1 an seinem Eingang, d. h. dem Eingang 30a der Auswerteeinrichtung 30, ein logisch hoher Pegel anliegt. Handelt es sich nur um ein einmaliges Hochzählen, bei dem der Zählerstand noch nicht seinen maximalen Wert erreicht hat, bleibt das Ausgangssignal IDDq an dem Ausgang 30d der Auswerteeinrichtung 30 (des bidirektionalen Zählers) auf einem niedrigen logischen Pegel, so dass noch kein IDDq-Alarm ausgegeben wird. Falls jedoch während ausreichend vieler vorangegangener Taktzyklen des Testsignals ϕ1 ein auf einen Fehler der Schaltungsanordnung 12 hinweisender, überhöhter Leckstrom Iq detektiert wurde bzw. wurde der Fehler ausreichend häufig detektiert, erreicht die als bidirektionaler Zähler ausgeführte Auswerteeinrichtung 30 ihren Maximalwert, so dass das Ausgangssignal IDDq an dem Ausgang 30d der Auswerteeinrichtung 30 auf einen logisch hohen Pegel übergeht und damit ein IDDq-Alarm ausgegeben wird.If a bidirectional counter than the comparator 30 is used, counts the bidirectional counter at the rising edge of the test signal φ1 at the above transition from LOW to HIGH, for example, by a count of "1" up, because at the rising edge of the test signal φ1 at its input, ie the input 30a the evaluation device 30 , a logical high level is applied. If it is only a one-time count-up, in which the counter reading has not yet reached its maximum value, the output signal I DDq remains at the output 30d the evaluation device 30 (the bidirectional counter) at a low logic level, so that no I DDq alarm is output yet. However, if there is enough error in the circuitry during a sufficient number of previous clock cycles of the test signal φ1 12 indicative, excessive leakage current Iq has been detected or the error has been detected sufficiently frequently, reaches the designed as a bidirectional counter evaluation 30 ih ren maximum value, so that the output signal I DDq at the output 30d the evaluation device 30 goes to a logical high level and thus an I DDq alarm is output.

Falls jedoch die als bidirektionaler Zähler ausgeführte Auswerteeinrichtung 30 bereits auf deren maximalem Zählerstand steht, so soll ein weiterer Zählimpuls mit einem logisch hohen Pegel an dem ersten Eingang 30a der Auswerteeinrichtung 30 deren Zählerstand nicht weiter erhöhen, d. h. der Zähler sollte auch nach hohen Werten hin überlaufgeschützt sein. Gleichzeitig mit einem Hochzählen der als bidirektionaler Zähler ausgeführten Auswerteeinrichtung 30 wird das Logikspeicherelement 28 zurückgesetzt, d. h. das RS-Flip-Flop-Element wird zurückgesetzt, so dass an dessen Q-Ausgang 28c ein logisch niedriger Pegel eingestellt wird, wodurch das Logikspeicherelement 28 für den nächsten IDDq-Kontrollzyklus vorbereitet wird.However, if the executed as bidirectional counter evaluation 30 is already at its maximum count, so should another count pulse with a logic high level at the first input 30a the evaluation device 30 whose counter reading does not increase any further, ie the counter should be overflow protected even after high values. Simultaneously with a counting up of executed as a bidirectional counter evaluation 30 becomes the logic memory element 28 reset, ie the RS flip-flop element is reset so that at its Q output 28c a logic low level is set, whereby the logic memory element 28 is prepared for the next I DDq control cycle .

Bezüglich der im vorhergehenden anhand der 12 und unter Bezugnahme auf die Signalverläufe I–V von 3 erörterten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Überwachung der Stromaufnahme Iq der Schaltungsanordnung 12 sollte beachtet werden, dass auch EMV-Pulse (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit) die an dem Kondensator 18 anliegende Spannung U'1 ändern können, wenn der Schalter 18 sich in seinem geöffneten Zustand befindet. Aufgrund jedoch der geringen Zeitdauer, während der sich der Schalter 16 in seinem geöffneten Zustand befindet, d. h. beispielsweise etwa 10% oder weniger der Zeitdauer entsprechend dem Tastverhältnis des Testsignals ϕ1, und der Notwendigkeit, dass erst eine größere Anzahl von IDDq-Einzelalarmen die als bidirektionalen Zähler ausgeführte Auswerteeinrichtung 30 auf einen Maximalwert setzen können, wobei ein Einzelalarm durch einen logisch hohen Pegel I* DDq an dem Ausgang 28c (Q-Ausgang) des Logikspeicherelements 28 (RS-Flip-Flop-Element) definiert ist, und somit einen IDDq-Alarm auslösen kann, können EMV-Störungen und Einflüsse nicht ohne weiteres einen Fehlalarm auslösen. Erst wenn diese EMV-Störungen entsprechend lange anhalten und zudem nur durch entsprechend kurze Pausen ohne EMV-Störungen unterbrochen werden, löst die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Überwachung der Stromaufnahme Iq der Schaltungsanordnung 12 einen IDDq-Fehlalarm aus.Regarding the above with reference to the 1 - 2 and with reference to the waveforms I-V of 3 discussed embodiments of the device according to the invention 10 for monitoring the current consumption Iq of the circuit arrangement 12 It should be noted that also EMV pulses (EMC = electromagnetic compatibility) are connected to the capacitor 18 voltage applied U ' 1 can change when the switch 18 is in its open state. However, due to the small amount of time during which the switch 16 is in its open state, ie, for example, about 10% or less of the time duration corresponding to the duty ratio of the test signal φ1, and the need that only a larger number of I DDq -single alarms designed as a bidirectional counter evaluation 30 to a maximum value, with a single alarm by a logic high level I * DDq at the output 28c (Q output) of the logic memory element 28 (RS flip-flop element) is defined, and thus can trigger an I DDq alarm, EMC interference and influences can not easily trigger a false alarm. Only when these EMC disturbances continue for a correspondingly long time and, moreover, are interrupted only by correspondingly brief pauses without EMC disturbances does the device according to the invention release 10 for monitoring the current consumption Iq of the circuit arrangement 12 an I DDq false alarm.

Ferner sollte beachtet werden, dass die im vorhergehenden dargestellte Verwendung eines bidirektionalen Zählers für die Auswerteeinrichtung 30 nur beispielhaft anzusehen ist. Man kann sich dabei auch wesentlich aufwendigere EMV-Unterdrückungsalgorithmen vorstellen und in einem Schaltungsblock implementieren, der anstelle der als bidirektionaler Zähler ausgeführte Auswerteeinrichtung eingesetzt wird.Furthermore, it should be noted that the use of a bidirectional counter for the evaluation device shown above 30 only to be considered as an example. It is also possible to imagine significantly more complex EMC suppression algorithms and to implement them in a circuit block which is used instead of the evaluation device designed as a bidirectional counter.

So kann man beispielsweise das Ausgangssignals Q an dem Ausgang 28c des RS-Flip-Flop-Elements 28 als Eingangssignal in einen solchen Schaltungsblock verwenden, wobei an dem Ausgang eines solchen Schaltungsblocks ein IDDq-Alarmsignal bereitgestellt wird, wobei in dem Schaltungsblock dann eine längere Folge als Historie von IDDq-Einzelalarmen abgespeichert und einer optimierten Bewertung zugeführt wird, die nach Möglichkeit erkennen sollte, ob es sich bei den IDDq-Einzelalarmen eher um das Ergebnis länger andauernder EMV-Einflüsse und EMV-Störungen handelt oder nicht.So you can, for example, the output signal Q at the output 28c of the RS flip-flop element 28 use as input signal in such a circuit block , wherein at the output of such a circuit block, an I DDq -Alarmsignal is provided, wherein in the circuit block then a longer sequence as a history of I DDq -single alarms stored and an optimized evaluation is supplied, which recognize if possible should be whether the I DDq single alarms are more likely to be the result of prolonged EMC and EMI interference.

Eine weitere Möglichkeit die EMV-Störsicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Überwachung der Stromaufnahme Iq der Schaltungsanordnung 12 zu verbessern, besteht ferner darin, als Auswerteeinrichtung 30 einen (unidirektionalen) Aufwärts-Zähler zu verwenden, der nur aufwärts zählen kann und darüber hinaus einen Rücksetz-Eingang hat, an dem man ebenfalls das Ausgangssignal Q des RS-Flip-Flop-Elements anlegt. Dadurch wird ein IDDq-Signal nur bei N unmittelbar aufeinanderfolgenden IDDq-Einzelalarmen erzeugt.Another possibility is the EMC interference immunity of the device according to the invention 10 for monitoring the current consumption Iq of the circuit arrangement 12 It also consists of, as an evaluation device 30 to use a (unidirectional) up counter, which can count only upwards and moreover has a reset input, at which one also applies the output signal Q of the RS flip-flop element. As a result, an I DDq signal is only generated for N directly consecutive I DDq single alarms.

Bezüglich des als RS-Flip-Flop-Element ausgeführten Logikspeicherelements 28 sollte beachtet werden, dass es vorteilhaft ist, einen RS-Flip-Flop-Typ zu verwenden, bei dem es auch erlaubt ist, sowohl den Setz-Eingang 28a als auch den Rücksetz-Eingang 28b simultan mit einem logisch hohen Pegel zu belegen, wobei in diesem Fall der Rücksetz-Eingang, d. h. das Zurücksetzen, des Elements gewinnen soll.With respect to the executed as RS flip-flop element logic memory element 28 should be noted that it is advantageous to use an RS flip-flop type, where it is also allowed to both the set input 28a as well as the reset input 28b to occupy simultaneously with a logic high level, in which case the reset input, ie the reset, of the element should win.

Ferner sollte beachtet werden, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn als Komparatorschaltung 20 einen selbstkalibrierender Komparatortyp verwendet wird. Da die Komparatorschaltung 20 einerseits bereits kleine Potentialunterschiede von etwa 10 mV zwischen den beiden Eingängen 20a, 20b als IDDq-Fehlerfall erkennen soll, andererseits aber durch unvermeidliche Offset-Fehler auch mit Fehlern von etwa 10 mV behaftet ist, empfiehlt sich ein selbstkalibrierender Komparatortyp.It should also be noted that it is particularly advantageous when used as a comparator circuit 20 a self-calibrating comparator type is used. Because the comparator circuit 20 on the one hand already small potential differences of about 10 mV between the two inputs 20a . 20b to recognize as I DDQ -Fehlerfall, on the other hand offset error is also affected by errors of about 10 mV by unavoidable, it is recommended a self-calibrating Comparator.

So lange der Schalter 16 geschlossen ist, braucht die Komparatorschaltung 20 nicht zu arbeiten, denn beide Eingängen liegen auf dem gleichen Potential, d. h. auf der Versorgungsspannung U1. Diese Phase, die vorzugsweise etwa 90% der Zeitdauer entspricht, kann man verwenden, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Im Idealfall sollte sich die Komparatorschaltung 20 an seinem Ausgang 20c nicht zwischen einem niedrigen und einem hohen logischen Pegel entscheiden können, da bei geschlossenem Schalter 16 beide Eingänge 20a, 20b der Komparatorschaltung 20 auf demselben Potential, d. h. der Versorgungsspannung U1, liegen. Durch einen Regelkreis lässt sich während dieser Betriebsphase in einem inneren Netzwerkknoten der Komparatorschaltung 20 ein Korrekturstrom einprägen, der zu dem gewünschten Ergebnis „unentschieden" zwischen einem niedrigen und einem hohen logischen Pegel führt.As long as the switch 16 is closed, needs the comparator circuit 20 not to work, because both inputs are at the same potential, ie on the supply voltage U1. This phase, which preferably corresponds to about 90% of the time duration, can be used to generate an error signal. Ideally, the comparator circuit should be 20 at its exit 20c can not decide between a low and a high logic level, because with the switch closed 16 both entrances 20a . 20b of the comparator circuit 20 at the same potential, ie the supply voltage U1, are. Through a control circuit can be during this phase of operation in an inner network node of the comparator circuit 20 memorizing a correction current that leads to the desired result "undecided" between a low and a high logic level.

Dieser Korrekturstrom kann auch dann noch unverändert eingeprägt werden, wenn der Schalter 16 geöffnet ist. Er dient dann in diesem Betriebszustand zur Kompensation des unerwünschten Nullpunktfehlers der Komparatorschaltung 20.This correction current can still be impressed unchanged when the switch 16 is open. It then serves in this operating state to compensate for the unwanted zero error of the comparator circuit 20 ,

Im folgenden wird nun kurz erörtert, mit welcher Empfindlichkeit ein zu überwachender Querstrom Iq erfasst werden kann, wobei zur Abschätzung der Empfindlichkeit folgende Berechnung zugrundegelegt werden kann, bei der beispielhaft folgende Annahmen getroffen werden: (1) der Kapazitätswert des Kondensators 18 beträgt 1 pf, was einen üblichen Wert darstellt, der einerseits ausreichend groß ist, und andererseits der Kondensator nicht zu viel Fläche auf einem elektronischen integrierten Schaltungschip erfordert; (2) die Zeitdauer des IDDq-Testfensters, d. h. die Zeitdauer während das Testsignal ϕ1 einen niedrigen logischen Pegel aufweist etwa 10 μs beträgt, so dass der Schalter 16 maximal 10 μs geöffnet ist; (3) der Komparator sei selbstkalibrierend und könne somit eine Differenzspannung von 10 mV bereits zuverlässig als „unterschiedlich" bewerten. Daraus folgt: aus Q = C × U, sowie Q = Iq × T(LOW) Iq = C × U/T(LOW) = 10–12 × 10–2/10–5 = 10–9 = 1 nA In the following it will be discussed briefly with which sensitivity a cross-current Iq to be monitored can be detected, whereby the estimation of the sensitivity can be based on the following calculation, in which the following assumptions are made by way of example: (1) the capacitance value of the capacitor 18 is 1 pf, which is a common value, on the one hand sufficiently large, and on the other hand, the capacitor does not require too much area on an electronic integrated circuit chip; (2) the duration of the I DDq test window, ie the time duration during which the test signal φ1 has a low logic level is about 10 μs, so that the switch 16 a maximum of 10 μs is open; (3) The comparator is self-calibrating and can therefore reliably evaluate a differential voltage of 10 mV as "different." It follows from: Q = C × U, and Q = Iq × T (LOW) Iq = C × U / T (LOW) = 10 -12 × 10 -2 / 10 -5 = 10 -9 = 1 nA

Dabei stellt die Ladung Q die am Kondensator 18 gespeicherte Ladungsmenge dar, wobei der Strom Iq den minimalen detektierbaren Querstrom darstellt. Dieser Stromwert von 1 nA (10–9 A) ist bereits so klein, dass er insbesondere bei höheren Betriebstemperaturen bereits dem üblichen Leckstrom entspricht. Daher empfiehlt es sich, in Abhängigkeit der Temperatur das Tastverhältnis des Testsignals ϕ1, den Kapazitätswert des Kondensators 18 sowie eventuell die Komparatorschwelle zu ändern bzw. anzupassen.The charge Q is at the capacitor 18 stored charge amount, wherein the current Iq represents the minimum detectable cross-flow. This current value of 1 nA (10 -9 A) is already so small that it already corresponds to the usual leakage current, especially at higher operating temperatures. Therefore, it is recommended, depending on the temperature, the duty cycle of the test signal φ1, the capacitance value of the capacitor 18 and possibly the comparator threshold to change or adapt.

Wie bereits anhand des erfindungsgemäßen Aufbaus von 1 erörtert wurde, zeigt der Signalverlauf I von 3 das Taktsignal ϕ2 der Schaltungsanordnung 12, das die zu überwachende Schaltungsanordnung, z. B. einen digitalen CMOS-Schaltungsteil, steuert. Bei den Übergängen von einem niedrigen logischen Pegel auf einen hohen logischen Pegel sowie von einem hohen logischen Pegel auf einen niedrigen logischen Pegel des Taktsignals ϕ2 fließen kurzzeitig relativ große Querströme Iq, die unweigerlich zum Einbrechen der an dem Kondensator 18 anliegenden Spannung U'1 führen und somit einen IDDq-Fehlalarm auslösen würden. Deshalb ist es bei einer getakteten Logik, wie dies bei der überwiegenden Mehrzahl von Schaltungen der Fall ist, notwendig, dass das Testsignal ϕ1 und das Taktsignal ϕ2 synchron zueinander sind, wobei das Testsignal ϕ1 erst dann auf einen logisch niedrigen Pegel übergehen darf, wenn alle Ladeströme der zu überwachenden Schaltung, z. B. der CMOS-Logik, von der vorangegangenen Taktflanke des Taktsignals ϕ2 ausreichend abgeklungen sind. Darüber hinaus darf das Taktsignal ϕ2 keine Taktflanke aufweisen, so lange sich das Testsignal ϕ1 in einem logisch niedrigen Zustand befindet.As already on the basis of the inventive construction of 1 is discussed, shows the waveform I of 3 the clock signal φ2 of the circuit arrangement 12 that the circuit to be monitored, for. B. a digital CMOS circuit part controls. In the transitions from a low logic level to a high logic level as well as from a high logic level to a low logic level of the clock signal φ2, relatively large cross currents Iq flow for a short time, which inevitably lead to the onset of the capacitor 18 applied voltage U ' 1 and thus trigger an I DDq error alarm. Therefore, with clocked logic, as is the case with the vast majority of circuits, it is necessary for the test signal φ1 and the clock signal φ2 to be synchronous with each other, and for the test signal φ1 to be allowed to go to a logic low only when all Charging currents of the circuit to be monitored, for. As the CMOS logic, have decayed sufficiently from the previous clock edge of the clock signal φ2. In addition, the clock signal φ2 must not have a clock edge as long as the test signal φ1 is in a logic low state.

Sofern die zu überwachende Schaltungsanordnung 12 nur synchrone Logikanordnungen mit niedriger oder mittlerer Taktfrequenz enthält, sind diese im vorhergehenden dargestellten Vorgaben vergleichsweise einfach in der Praxis einzuhalten und zu realisieren. Bei einer asynchronen Logik oder auch bei hohen Taktfrequenzen, wenn die halbe Periodendauer des Taktsignals ϕ2 in etwa so lange dauert, wie die pro Taktflanke erzeugten Ladeströme Iq, werden diese Vorgaben eventuell nicht mehr in der Praxis anwendbar sein. In diesem Fall kann man beispielsweise eventuell für die Beobachtungsdauer, während der das Testsignal ϕ1 beispielsweise einen niedrigen logischen Pegel aufweist, das Taktsignal ϕ2 verlangsamen oder auch anhalten.If the circuit to be monitored 12 contains only synchronous logic arrangements with low or medium clock frequency, these specifications are comparatively easy to follow and implement in practice. With asynchronous logic or even with high clock frequencies, if half the period of the clock signal φ2 lasts approximately as long as the charge currents Iq generated per clock edge, these specifications may no longer be applicable in practice. In this case, for example, for the observation period during which the test signal φ1 has a low logic level, for example, it may be possible to slow down or even stop the clock signal φ2.

Im folgenden wird nun anhand von 4 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überwachen einer Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung dargestellt.The following will now be based on 4 a further preferred embodiment of the device according to the invention for monitoring a power consumption of a circuit arrangement shown.

Es sollte beachtet werden, daß die Schaltungselemente, die mit denen von 1 und 2 übereinstimmen, wieder die gleichen Bezugszeichen aufweisen und nicht nochmals detailliert erläutert werden.It should be noted that the circuit elements with those of 1 and 2 match, again have the same reference numerals and will not be explained again in detail.

Wie in 4 dargestellt ist, weist die Überwachungsvorrichtung 10 gemäß dem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Schalter 16 mit einem ersten Schalteranschluss 16a, einem zweiten Schalteranschluss 16d und einen dritten Schalteranschluss 16c auf. Der erste Schalteranschluss 16a ist mit einem Schaltungsknoten K verbunden, wobei der Schaltungsknoten K ferner mit dem zweiten Spannungsversorgungsanschluss 12c der Schaltungsanordnung 12, dem zweiten Anschluss 18b der Kapazität 18 und dem nicht invertierenden Eingang 20b der Komparatorschaltung 20 verbunden ist. Ferner ist der Knoten K optional mit einer Begrenzungsschaltung verbunden, die vorzugsweise aus den beiden antiparallelgeschalteten Dioden 24, 26 gebildet ist.As in 4 is shown, the monitoring device 10 according to the further preferred embodiment of the present invention, a switch 16 with a first switch connection 16a , a second switch terminal 16d and a third switch terminal 16c on. The first switch connection 16a is connected to a circuit node K, wherein the circuit node K is further connected to the second power supply terminal 12c the circuit arrangement 12 , the second port 18b the capacity 18 and the non-inverting input 20b the comparator circuit 20 connected is. Furthermore, the node K is optionally connected to a limiting circuit, which preferably consists of the two antiparallel-connected diodes 24 . 26 is formed.

Der zweite Schalteranschluss 16b ist mit einem Bezugspotential, vorzugsweise Massepotential, verbunden. Der invertierende Eingang 20a der Vergleichseinrichtung 20 ist mit einem Referenzsignal Uref verbunden. Bei der in 4 dargestellten Überwachungsvorrichtung 10 ist die Spannungsversorgungseinrichtung 14, die die Betriebsspannung U1 der Schaltungsanordnung 12 bereitstellt, direkt mit dem ersten Anschluss 18a der Kapazität 18 und ferner mit dem ersten Anschluss 12a, d. h. dem Spannungsversorgungseingang, der Schaltungsanordnung 12 verbunden.The second switch connection 16b is connected to a reference potential, preferably ground potential. The inverting input 20a the comparison device 20 is connected to a reference signal U ref . At the in 4 shown monitoring device 10 is the power supply 14 representing the operating voltage U1 of the circuit arrangement 12 provides directly to the first port 18a the capacity 18 and further to the first port 12a , ie the power supply input, the circuit arrangement 12 connected.

Im folgenden wird nun anhand von 4 in Verbindung mit 3 die Funktionsweise der Vorrichtung 10 zur Überwachung einer Stromaufnahme Iq der Schaltungsanordnung 12 detailliert erläutert.The following will now be based on 4 combined with 3 the operation of the device 10 for monitoring a current consumption Iq of the circuit arrangement 12 explained in detail.

Wie aus 4 ersichtlich wird, befindet sich nun der Schalter 16 zwischen der zu überwachenden Schaltungsanordnung 12, z.B. einer digitalen CMOS-Schaltung, und einem Bezugspotential, das vorzugsweise Massepotential ist. Darüber hinaus ist der (positive) Versorgungsspannungsanschluss 12a der zu überwachenden Schaltungsanordnung 12 direkt mit der Spannungsversorgungseinrichtung 14 verbunden, die die Versorgungsspannung U1 für die elektronische Schaltungsanordnung 12 bereitstellt. Wie aus 4 deutlich wird, liegt die Kapazität 18 parallel zu der zu überwachenden Schaltungsanordnung 12, wie dies auch bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Überwachungsvorrichtung 10 der Fall ist.How out 4 becomes apparent, is now the switch 16 between the circuit to be monitored 12 , For example, a digital CMOS circuit, and a reference potential, which is preferably ground potential. In addition, the (positive) supply voltage connection 12a the circuit to be monitored 12 directly to the power supply 14 connected to the supply voltage U1 for the electronic circuitry 12 provides. How out 4 becomes clear, is the capacity 18 parallel to the circuit to be monitored 12 as in the case of 1 illustrated embodiment of the monitoring device 10 the case is.

Während des normalen Betriebszustands der Schaltungsanordnung 12 ist der Schalter 16 geschlossen, so daß der zweite Versorgungsspannungsanschluss 12c der Schaltungsanordnung 12 direkt mit dem Bezugspotential verbunden ist. Während des Testzustands TIDDq der Vorrichtung 10 zur Überwachung der Stromaufnahme Iq der Schaltungsanordnung 12, der beispielsweise durch das Testsignal Φ1 (siehe den Signalverlauf II von 3) vorgegeben ist, ist der Schalter 16 zwischen seinem ersten Schalteranschluss 16a und seinem zweiten Schalteranschluss 16b geöffnet, so daß die Schaltungsanordnung 12, d. h. der zweite Versorgungsspannungsanschluss 12c, von dem Bezugspotential (Massepotential), getrennt ist, und damit die Versorgungsspannung U1 der Schaltungsanordnung 12 als der reale Spannungsverlauf U'1 an dem Kondensator 18 gespeichert ist. Sollte nun ein Fehler in der Schaltungsanordnung 12 vorliegen, fließt ein relativ hoher Querstrom Iq, der die Kapazität 18 während des Testzustands TIDDq relativ stark entlädt. Der Testzustand TIDDq der Überwachungsvorrichtung 10 ist beispielsweise wieder dadurch definiert, wenn das Testsignal Φ1 (vgl. Signalverlauf II von 3) einen niedrigen logischen Pegel aufweist. Dadurch steigt das Potential an dem Knoten K, der mit dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss 12c (negativer Anschluss) der Schaltungsanordnung 12 verbunden ist. Dieser Knoten K liegt ferner an dem nicht invertierenden Eingang der Vergleichseinrichtung 20, z. B. einer Komparatorschaltung.During the normal operating state of the circuit 12 is the switch 16 closed, so that the second supply voltage terminal 12c the circuit arrangement 12 directly connected to the reference potential. During the test state T IDDq of the device 10 for monitoring the current consumption I q of the circuit arrangement 12 , for example, by the test signal Φ1 (see the waveform II of 3 ) is the switch 16 between his first switch connection 16a and its second switch port 16b opened, so that the circuit arrangement 12 ie the second supply voltage connection 12c , from the reference potential (ground potential), is separated, and thus the supply voltage U1 of the circuit arrangement 12 as the real voltage curve U ' 1 on the capacitor 18 is stored. Should now have an error in the circuit 12 present, flows a relatively high cross-flow I q , the capacity 18 during the test state T IDDq relatively strong discharges. The test state T IDDq of the monitoring device 10 is again defined, for example, if the test signal .phi.1 (compare signal curve II of FIG 3 ) has a low logic level. As a result, the potential at the node K, which increases with the second supply voltage connection, increases 12c (negative terminal) of the circuit arrangement 12 connected is. This node K is also located at the non-inverting input of the comparator 20 , z. B. a comparator circuit.

Es wird also deutlich, daß das Potential an dem Knoten K im Fehlerfall relativ stark in Richtung positiverer Werte wegdriftet, da durch die Entladung des Kondensators 18 aufgrund eines Fehlerstroms Iq der Schaltungsanordnung 12 das Potential an dem zweiten Anschluss 18b des Kondensators 18 und damit das Potential an dem Knoten K angehoben wird, wobei das Potential an dem ersten Kondensatoranschluss 18a auf das Potential U1 der Spannungsversorgungseinrichtung 14 festgelegt ist.It thus becomes clear that the potential at the node K drifts relatively strongly in the direction of more positive values in the event of a fault, since the discharge of the capacitor causes it to drift away 18 due to a fault current I q of the circuit arrangement 12 the potential at the second terminal 18b of the capacitor 18 and to raise the potential at the node K, the potential at the first capacitor terminal 18a to the potential U1 of the voltage supply device 14 is fixed.

Daher ist es notwendig den Knoten K mit dem nicht invertierenden Eingang 20b der Komparatorschaltung 20 zu verbinden (im Gegensatz zu dem anhand von 1 beschriebenen ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel), wobei der invertierende Eingang 20a der Komparatorschaltung 20 mit dem Referenzpotential Uref verbunden ist, so daß sich zwischen dem ersten und zweiten Eingang 20a, 20b der Komparatorschaltung 10 die Spannungsdifferenz ΔU ergibt.Therefore, it is necessary to have the node K with the non-inverting input 20b the comparator circuit 20 to connect (in contrast to that on the basis of 1 described first preferred embodiment), wherein the inverting input 20a the comparator circuit 20 is connected to the reference potential U ref , so that between the first and second input 20a . 20b the comparator circuit 10 the voltage difference .DELTA.U results.

An dem Ausgang 20c der Vergleichseinrichtung 20 wird wiederum ein IDDq-Signal mit einem hohen logischen Pegel ausgegeben, wenn die Spannungsdifferenz ΔU eine vorgegebene Schwelle übersteigt, die auf einen Fehler in der Schaltungsanordnung 12 hindeutet.At the exit 20c the comparison device 20 In turn, an I DDq signal having a high logic level is output when the voltage difference .DELTA.U exceeds a predetermined threshold due to an error in the circuitry 12 suggesting.

Es sollte offensichtlich sein, daß die sonstigen Elemente der in 4 dargestellten Überwachungsvorrichtung 10 mit den in 1 bzw. 2 dargestellten (optionalen) Elementen übereinstimmen, und im wesentlichen dieselbe Funktion aufweisen, wie dies bereits anhand der 1 und 2 erläutert wurde.It should be obvious that the other elements of the 4 shown monitoring device 10 with the in 1 respectively. 2 represented (optional) elements, and have substantially the same function, as already with reference to the 1 and 2 was explained.

Ein weiterer spezifischer Vorteil der in 4 dargestellten Überwachungsvorrichtung 10 liegt nun beispielsweise darin, daß der Schalter 16 als n-Typ-MOS-Transistor ausgeführt werden kann, wobei n-Typ-MOS-Transistoren im eingeschalteten Zustand im allgemeinen besser leiten als p-Typ-MOS-Transistoren, wodurch durch die in 4 dargestellte Anordnung Einsparungen bezüglich des Flächenverbrauchs des kompletten integrierten Schaltkreises ergeben kann.Another specific advantage of in 4 shown monitoring device 10 is now, for example, that the switch 16 can be performed as an n-type MOS transistor, wherein n-type MOS transistors in the on state generally conduct better than p-type MOS transistors, whereby by the in 4 illustrated arrangement can result in savings in the area consumption of the entire integrated circuit.

Ferner sollte beachtet werden, dass das erfindungsgemäße Konzept zur Überwachung der Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung auch auf die Stromaufnahme anderer Schaltungen als digitaler CMOS-Schaltungen angewendet werden kann. Wird beispielsweise angenommen, dass die Stromaufnahme einer Schaltung etwa 1 mA beträgt, so muss man „lediglich" die Zeitdauer, während der sich der Schalter 16 in einem geöffneten Zustand befindet, ausreichend kurz wählen und gleichzeitig den Kapazitätswert des Kondensators 18 ausreichend groß wählen, damit eine Stromentnahme nicht zu einem zu großen Spannungseinbruch an der über den Kondensator 18 anliegenden Spannung führt. Die Komparatorschwelle wird ebenfalls unempfindlicher eingestellt, so dass der Komparatorausgang 20c z.B. erst dann auf einen logisch hohen Pegel übergeht, wenn das Potential an seinem invertierenden Eingang, d. h. an dem ersten Eingang 20a, einen Wert von beispielsweise etwa 1 V unter jenes Potential an dem zweiten (nicht-invertierenden) Eingang 20b sinkt, d. h. beispielsweise etwa 1 V anstelle von etwa 10 mV, wie oben bei einem digitalen Schaltungsteil erläutert.It should also be noted that the inventive concept for monitoring the current consumption of a circuit arrangement can also be applied to the current consumption of circuits other than digital CMOS circuits. For example, assume that the Current consumption of a circuit is about 1 mA, so you have to "only" the period of time during which the switch 16 in an open state, select sufficiently short and at the same time the capacitance value of the capacitor 18 sufficiently large, so that a current drain does not lead to an excessive voltage drop across the capacitor 18 applied voltage leads. The comparator threshold is also set less sensitive so that the comparator output 20c For example, only then goes to a logic high level when the potential at its inverting input, ie at the first input 20a , a value of, for example, about 1 V below that potential at the second (non-inverting) input 20b decreases, ie, for example, about 1 V instead of about 10 mV, as explained above in a digital circuit part.

Es ist zu beachten, dass einer beliebigen Skalierung natürlich in der Praxis Grenzen gesetzt sind, die eine weitere Verwendung als nicht mehr sinnvoll erachten lassen.It It should be noted that any scaling course in The practice limits are set, which further use as no longer make sense.

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, dass das erfindungsgemäße IDDq-System äußerst vorteilhaft ist, da dasselbe nicht nur während des Wafertests eingesetzt werden kann, sondern da das erfindungsgemäße IDDq-Überwachungssystem während des gesamten Betriebs der zu überwachenden Schaltungsanordnung zur Verfügung steht. Darüber hinaus ist die Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen IDDq-Systems größer als bei herkömmlichen Systemen, da es bereits bei sehr kleinen IDDq-Querströmen anspricht und man das erfindungsgemäße IDDq-Überwachungssystem vollkommen integriert ausführen kann, wodurch kleinere parasitäre Effekte, wie Ableit- und Leckströme, Streukapazitäten, usw., als bei herkömmlichen IDDq-Testsystemen auftreten.In summary, it can thus be stated that the I DDq system according to the invention is extremely advantageous, since the same can be used not only during the wafer test, but because the I DDq monitoring system according to the invention is available during the entire operation of the circuit arrangement to be monitored. In addition, the sensitivity of the I DDq system according to the invention is greater than in conventional systems, since it responds even at very small I DDq cross currents and you can run the integrated I DDq -Überwachungssystem completely integrated, causing minor parasitic effects, such as leakage and Leakage currents, stray capacitances, etc., as in conventional I DDq test systems occur.

Gleichzeitig ist es äußerst vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße IDDq-System die Funktionsfähigkeit des gesamten integrierten Schaltkreises nicht zusätzlich beeinträchtigt, da durch das erfindungsgemäße Überwachungskonzept vermieden wird, dass die zu untersuchende integrierte Schaltungsanordnung zusätzlich belastet wird.At the same time, it is extremely advantageous that the inventive I DDq system does not additionally impair the functionality of the entire integrated circuit, since the monitoring concept according to the invention avoids the additional burden on the integrated circuit arrangement to be investigated.

Zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung wird das zugrunde liegende Konzept zur Überwachung der Stromaufnahme einer Schaltungsanordnung nochmals zusammengefasst dargestellt.to Clarification of the present invention will be the underlying Concept for monitoring the current consumption of a circuit arrangement summarized again shown.

Die Stromaufnahme eines Schaltungsblocks wird getestet, indem seine Versorgungsspannung auf einer Kapazität gespeichert wird, und anschließend für eine gewisse Zeit nur noch diese Kapazität den Schaltungsblock mit elektrischer Spannung versorgt. Die Kapazität ist dabei ausreichend groß und die Beobachtungszeit hinreichend klein bemessen, so dass innerhalb der Beobachtungszeit die Spannung an der Kapazität bei fehlerfreiem Schaltungsblock in einem Fenster bleibt, das für die Funktionsfähigkeit des Schaltungsblocks hinreichend ist. Entfernt sich die Spannung an der Kapazität signifikant von der zu Beginn der Messung abgespeicherten Spannung, wird dies mit Hilfe einer Vergleichsschaltung erkannt und die Kapazität wieder durch die Spannungsquelle geladen, indem der Schalter 16 geschlossen wird, noch ehe die Spannung an der Kapazität das vorgegebene Fenster verlassen hat. Da bei schnellen Spannungseinbrüchen während des Tests die Vergleichsschaltung und der Schalter eventuell zu langsam sind, ist es vorteilhaft, zusätzlich noch eine Begrenzungsschaltung parallel zum Schalter vorzusehen, die eine unzulässig große Änderung der Spannung am Kondensator in jedem Fall verhindert, dabei jedoch noch genügend Spielraum freilässt, damit die Vergleichsschaltung kleine und mittlere Änderungen detektieren kann, falls die zu untersuchende Schaltungsanordnung 12 unzulässig viel Strom zieht.The current consumption of a circuit block is tested by storing its supply voltage on a capacitor, and then for a certain time only this capacitance supplies the circuit block with electrical voltage. The capacitance is sufficiently large and the observation time sufficiently small, so that within the observation time, the voltage at the capacity remains at a fault-free circuit block in a window that is sufficient for the functioning of the circuit block. If the voltage on the capacitor is significantly removed from the voltage stored at the beginning of the measurement, this is detected by means of a comparator circuit and the capacitor is recharged by the voltage source by the switch 16 is closed, even before the voltage at the capacity has left the predetermined window. Since the comparison circuit and the switch may be too slow during rapid voltage drops during the test, it is advantageous to additionally provide a limiting circuit parallel to the switch, which prevents an unacceptably large change in the voltage across the capacitor in any case, while still leaving enough leeway so that the comparison circuit can detect small and medium changes, if the circuit to be examined 12 inadmissibly draws a lot of electricity.

1010
Überwachungsvorrichtungmonitoring device
1212
Schaltungsanordnungcircuitry
12a12a
VersorgungsspannungseingangPower Entry
12b12b
TaktsignaleingangClock signal input
1414
SpannungsversorgungseinrichtungPower supply means
1616
Schalterswitch
16a16a
erster Schalteranschlussfirst switch connection
l6bL6B
zweiter Schalteranschlusssecond switch connection
16c16c
dritter Schalteranschlussthird switch connection
1818
Kondensatorcapacitor
18a18a
erster Kondensatoranschlussfirst capacitor terminal
18b18b
zweiter Kondensatoranschlusssecond capacitor terminal
2020
Vergleichseinrichtungcomparator
20a20a
erster Eingangfirst entrance
20b20b
zweiter Eingangsecond entrance
20c20c
Ausgangoutput
2222
Logikelementlogic element
22a22a
erster Eingangfirst entrance
22b22b
zweiter Eingangsecond entrance
22c22c
Ausgangoutput
2424
erste Diodefirst diode
24a24a
erster Anschlussfirst connection
24b24b
zweiter Anschlusssecond connection
2626
zweite Diodesecond diode
26a26a
erster Anschlussfirst connection
26b26b
zweiter Anschlusssecond connection
2828
LogikspeicherelementLogic memory element
28a28a
erster Eingangfirst entrance
28b28b
zweiter Eingangsecond entrance
28c28c
Ausgangoutput
3030
Auswerteeinrichtungevaluation
30a30a
erster Eingangfirst entrance
30b30b
zweiter Eingangsecond entrance
30c30c
dritter Eingangthird entrance
30d30d
Ausgangoutput

Claims (35)

Vorrichtung (10) zur Überwachung einer Stromaufnahme (Iq) einer zwischen ein erstes und ein zweites Potential geschalteten Schaltungsanordnung (12), wobei die Schaltungsanordnung (12) einen ersten und einen zweiten Spannungsversorgungsanschluss (12a, 12c) aufweist, mit folgenden Merkmalen: einer Kapazität (18), die parallel zu der zu überwachenden Schaltungsanordnung (12) geschaltet ist; einem Schalter (16) zum Trennen der Parallelschaltung aus zu überwachender Schaltungsanordnung (12) und Kapazität (18) von dem ersten Potential, wobei der Schalter (16) durch ein Schaltsignal (S1) mit einem ersten und zweiten Schaltzustand steuerbar ist, wobei der Schalter (16) bei dem ersten Schaltzustand geschlossen ist und bei dem zweiten Schaltzustand offen ist; und einer Einrichtung (20; 20, 28, 30) zum Überwachen des Potentials auf der von dem ersten Potential getrennten Seite der Parallelschaltung, wobei die Einrichtung zum Überwachen eine Vergleichseinrichtung (20) zum Erfassen einer Spannungsdifferenz zwischen einer Spannung (U'1) an dem ersten Spannungsversorgungsanschluss (12a) und einer Referenzspannung während des zweiten Schalterzustands und zum Ausgeben eines Vergleichssignals in Abhängigkeit von der erfaßten Spannungsdifferenz aufweist; wobei das Schaltsignal (S1) eine logische Verknüpfung eines Testsignals (ϕ1) und des Vergleichssignals ist, wobei das Testsignal (ϕ1) einen ersten logischen Zustand aufweist, wenn keine Überwachung der Stromaufnahme (Iq) der Schaltungsanordnung (12) durchgeführt werden soll, und das Testsignal (ϕ1) einen zweiten logischen Zustand aufweist, wenn eine Überwachung der Stromaufnahme (Iq) der Schaltungsanordnung (12) durchgeführt werden soll.Contraption ( 10 ) for monitoring a current consumption (Iq) of a circuit arrangement connected between a first and a second potential ( 12 ), wherein the circuit arrangement ( 12 ) a first and a second power supply terminal ( 12a . 12c ), having the following characteristics: a capacity ( 18 ) parallel to the circuit to be monitored ( 12 ) is switched; a switch ( 16 ) for disconnecting the parallel connection from the circuit arrangement to be monitored ( 12 ) and capacity ( 18 ) from the first potential, the switch ( 16 ) is controllable by a switching signal (S1) having a first and second switching state, wherein the switch ( 16 ) is closed at the first switching state and is open at the second switching state; and a facility ( 20 ; 20 . 28 . 30 ) for monitoring the potential on the side of the parallel circuit which is separate from the first potential, the device for monitoring a comparator device ( 20 ) for detecting a voltage difference between a voltage (U ' 1 ) at the first power supply terminal ( 12a ) and a reference voltage during the second switch state and for outputting a comparison signal in response to the detected voltage difference; wherein the switching signal (S1) is a logical combination of a test signal (φ1) and the comparison signal, wherein the test signal (φ1) has a first logic state, if no monitoring of the current consumption (Iq) of the circuit arrangement ( 12 ), and the test signal (φ1) has a second logic state when monitoring the current consumption (Iq) of the circuit arrangement ( 12 ). Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der der Schalter (16) einen ersten und einen zweiten Schalteranschluss (16a, 16b) aufweist, wobei der erste Schalteranschluss (16a) mit einer Spannungsversorgungseinrichtung (14) zum Bereitstellen des ersten Potentials der Schaltungsanordnung (12) verbunden ist, und der zweite Schalteranschluss (16b) mit dem ersten Spannungsversorgungsanschluss (12a) der Schaltungsanordnung (12) verbunden ist, und wobei die Kapazität (18) zwischen den ersten Spannungsversorgungsanschluss (12a) und einen Bezugspotentialanschluss zum Bereitstellen des zweiten Potentials geschaltet ist, und wobei das Vergleichssignal der Vergleichseinrichtung (20) einen ersten logischen Zustand aufweist, wenn die Spannungsdifferenz größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, und einen zweiten logischen Zustand aufweist, wenn die Spannungsdifferenz kleiner oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert ist.Contraption ( 10 ) according to claim 1, wherein the switch ( 16 ) a first and a second switch terminal ( 16a . 16b ), wherein the first switch terminal ( 16a ) with a voltage supply device ( 14 ) for providing the first potential of the circuit arrangement ( 12 ), and the second switch terminal ( 16b ) with the first power supply connection ( 12a ) of the circuit arrangement ( 12 ) and the capacity ( 18 ) between the first power supply terminal ( 12a ) and a reference potential terminal for providing the second potential, and wherein the comparison signal of the comparison device ( 20 ) has a first logic state when the voltage difference is greater than a predetermined threshold and a second logic state when the voltage difference is less than or equal to the predetermined threshold. Vorrichtung (10) zur Überwachung einer Stromaufnahme (Iq) einer zwischen ein erstes und ein zweites Potential geschalteten Schaltungsanordnung (12), wobei die Schaltungsanordnung (12) einen ersten und einen zweiten Spannungsversorgungsanschluss (12a, 12c) aufweist, mit folgenden Merkmalen: einer Kapazität (18), die parallel zu der zu überwachenden Schaltungsanordnung (12) geschaltet ist; einem Schalter (16) zum Trennen der Parallelschaltung aus zu überwachender Schaltungsanordnung (12) und Kapazität (18) von dem zweiten Potential, wobei der Schalter (16) durch ein Schaltsignal (S1) mit einem ersten und zweiten Schaltzustand steuerbar ist, wobei der Schalter (16) bei dem ersten Schaltzustand geschlossen ist und bei dem zweiten Schaltzustand offen ist; und einer Einrichtung (20; 20, 28, 30) zum Überwachen des Potentials auf der von dem zweiten Potential getrennten Seite der Parallelschaltung, wobei die Einrichtung zum Überwachen eine Vergleichseinrichtung (20) zum Erfassen einer Spannungsdifferenz zwischen einer Spannung an dem zweiten Spannungsversorgungsanschluss (12c) und einer Referenzspannung während des zweiten Schalterzustands und zum Ausgeben eines Vergleichssignals in Abhängigkeit der Spannungsdifferenz aufweist; wobei das Schaltsignal (S1) eine logische Verknüpfung eines Testsignals (ϕ1) und des Vergleichssignals ist, wobei das Testsignal (ϕ1) einen ersten logischen Zustand aufweist, wenn keine Überwachung der Stromaufnahme (Iq) der Schaltungsanordnung (12) durchgeführt werden soll, und das Testsignal (ϕ1) einen zweiten logischen Zustand aufweist, wenn eine Überwachung der Stromaufnahme (Iq) der Schaltungsanordnung (12) durchgeführt werden soll.Contraption ( 10 ) for monitoring a current consumption (Iq) of a circuit arrangement connected between a first and a second potential ( 12 ), wherein the circuit arrangement ( 12 ) a first and a second power supply terminal ( 12a . 12c ), having the following characteristics: a capacity ( 18 ) parallel to the circuit to be monitored ( 12 ) is switched; a switch ( 16 ) for disconnecting the parallel connection from the circuit arrangement to be monitored ( 12 ) and capacity ( 18 ) from the second potential, the switch ( 16 ) is controllable by a switching signal (S1) having a first and second switching state, wherein the switch ( 16 ) is closed at the first switching state and is open at the second switching state; and a facility ( 20 ; 20 . 28 . 30 ) for monitoring the potential on the side of the parallel circuit which is separate from the second potential, the device for monitoring a comparator device ( 20 ) for detecting a voltage difference between a voltage at the second power supply terminal ( 12c ) and a reference voltage during the second switch state and for outputting a comparison signal in response to the voltage difference; wherein the switching signal (S1) is a logical combination of a test signal (φ1) and the comparison signal, wherein the test signal (φ1) has a first logic state, if no monitoring of the current consumption (Iq) of the circuit arrangement ( 12 ), and the test signal (φ1) has a second logic state when monitoring the current consumption (Iq) of the circuit arrangement ( 12 ). Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, bei der der Schalter (16) einen ersten und einen zweiten Schalteranschluss (16a, 16b) aufweist, wobei der erste Schalteranschluss (16a) mit dem zweiten Spannungsversorgungsanschluss (12c) der Schaltungsanordnung (12) verbunden ist, und der zweite Schalteranschluss (16b) mit einem Bezugspotentialanschluss zum Bereitstellen des zweiten Potentials verbunden ist, und wobei die Kapazität (18) zwischen den ersten Spannungsversorgungsanschluss (12a) und den zweiten Spannungsversorgungsanschluss (12c) geschaltet ist, wobei das Vergleichssignal der Vergleichseinrichtung (20) einen ersten logischen Zustand aufweist, wenn die Spannungsdifferenz größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, und einen zweiten logischen Zustand aufweist, wenn die Spannungsdifferenz kleiner oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert ist.Contraption ( 10 ) according to claim 3, wherein the switch ( 16 ) a first and a second switch terminal ( 16a . 16b ), wherein the first switch terminal ( 16a ) to the second power supply terminal ( 12c ) of the circuit arrangement ( 12 ), and the second switch terminal ( 16b ) is connected to a reference potential terminal for providing the second potential, and wherein the capacitance ( 18 ) between the first power supply terminal ( 12a ) and the second power supply terminal ( 12c ), wherein the comparison signal of the comparison device ( 20 ) has a first logic state when the voltage difference is greater than a predetermined threshold and a second logic state when the voltage difference is less than or equal to the predetermined threshold. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste Potential die positive Versorgungsspannung (U1) und das zweite Potential die negative Versorgungsspannung oder Massepotential für die zu überwachende Schaltungsanordnung (12) ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the first potential, the positive supply voltage (U1) and the second potential, the negative supply voltage or Massepo potential for the circuit arrangement to be monitored ( 12 ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der parallel zu dem Schalter (16) eine Begrenzungseinrichtung (24, 26) vorgesehen ist, um die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung an dem ersten Schalteranschluss (16a) und der Spannung an dem zweiten Schalteranschluss (16b) auf einen Maximalwert der Spannungsdifferenz zu begrenzen.Device according to one of the preceding claims, in which parallel to the switch ( 16 ) a limiting device ( 24 . 26 ) is provided to measure the voltage difference between the voltage at the first switch terminal ( 16a ) and the voltage at the second switch terminal ( 16b ) to limit to a maximum value of the voltage difference. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Begrenzungseinrichtung eine Diodenschaltung mit einer Diode (24; 26) aufweist, wobei der Maximalwert der Spannungsdifferenz die Diffusionsspannung der Diode ist.Device according to Claim 6, in which the limiting device comprises a diode circuit with a diode ( 24 ; 26 ), wherein the maximum value of the voltage difference is the diffusion voltage of the diode. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Diodenschaltung (24, 26) zwei anti-parallel geschaltete Dioden aufweist, und der Maximalwert der Spannungsdifferenz um den Wert der Diffusionsspannung der Dioden oberhalb und unterhalb der Referenzspannung liegt.Device according to Claim 6 or 7, in which the diode circuit ( 24 . 26 ) has two anti-parallel connected diodes, and the maximum value of the voltage difference is around the value of the diffusion voltage of the diodes above and below the reference voltage. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die logische Verknüpfung eine ODER-Verknüpfung ist.Device according to one of the preceding claims, in the logical link an OR link is. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Auswerteeinrichtung (30) aufweist, wobei die Auswerteeinrichtung (30) den logischen Zustand des Vergleichssignals bewertet, um eine Aussage über die Stromaufnahme (Iq) der Schaltungsanordnung (12) zu treffen, und ein Fehlersignal (IDDq) ausgibt, wenn die Stromaufnahme (Iq) der Schaltungsanordnung (12) einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt.Device according to one of the preceding claims, further comprising an evaluation device ( 30 ), wherein the evaluation device ( 30 ) evaluates the logic state of the comparison signal in order to obtain information about the current consumption (Iq) of the circuit arrangement (FIG. 12 ) and outputs an error signal (I DDq ) when the current consumption (Iq) of the circuit arrangement ( 12 ) exceeds a predetermined limit. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Auswerteeinrichtung (30) eine Folge von logischen Zuständen des Vergleichssignals bewertet.Device according to Claim 10, in which the evaluation device ( 30 ) evaluates a sequence of logic states of the comparison signal. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Auswerteeinrichtung (30) eine unidirektionale oder eine bidirektionale Zähleinrichtung ist.Device according to Claim 10 or 11, in which the evaluation device ( 30 ) is a unidirectional or bidirectional counter. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Einrichtung zum Überwachen ferner ein Logikspeicherelement (28) mit einem ersten und einem zweiten logischen Eingang (28a, 28b) und einem logischen Ausgang (28c) aufweist, wobei an dem ersten logischen Eingang (28a) das Vergleichssignal anlegbar ist, und an dem zweiten logischen Eingang (28b) das Testsignal (ϕ1) anlegbar ist, wobei der logische Ausgang (28c) ein logisches Ausgangssignal bereitstellt, das einen ersten logischen Zustand aufweist, wenn das Vergleichssignal einen hohen logischen Pegel und das Testsignal einen niedrigen logischen Pegel hat, und das ansonsten einen zweiten logischen Zustand aufweist.Apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the means for monitoring further comprises a logic memory element (12). 28 ) with a first and a second logical input ( 28a . 28b ) and a logical output ( 28c ), wherein at the first logical input ( 28a ) the comparison signal can be applied, and at the second logical input ( 28b ) the test signal (φ1) can be applied, the logical output ( 28c ) provides a logical output signal having a first logic state when the comparison signal has a high logic level and the test signal has a low logic level and which otherwise has a second logic state. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das Logikspeicherelement (28) ein Flip-Flop-Element und vorzugsweise ein RS-Flip-Flop-Element ist, wobei der erste logische Eingang (28a) der Setz-Eingang, der zweite logische Eingang (28b) der Rücksetz-Eingang und der logische Ausgang (28c) der Q-Ausgang des RS-Flip-Flop-Elements ist.Device according to Claim 13, in which the logic memory element ( 28 ) is a flip-flop element and preferably an RS flip-flop element, wherein the first logical input ( 28a ) the set input, the second logical input ( 28b ) the reset input and the logical output ( 28c ) is the Q output of the RS flip-flop element. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der die Vergleichseinrichtung (20) eine Komparatorschaltung oder eine Komparatorschaltung mit einer Hysterese ist.Device according to one of claims 1 to 14, in which the comparison device ( 20 ) is a comparator circuit or a comparator circuit with a hysteresis. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Komparatorschaltung eine selbstkalibrierende Komparatorschaltung ist.Apparatus according to claim 15, wherein the comparator circuit is a self-calibrating comparator circuit. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der über der Kapazität (18) ein Testspannungsverlauf (U'1) anliegt, der während des zweiten Zustands des Schalters (16) ein Maß für die Stromaufnahme (Iq) der Schaltungsanordnung (12) ist.Device according to one of the preceding claims, wherein above the capacity ( 18 ) a test voltage waveform (U ' 1 ) is applied during the second state of the switch ( 16 ) a measure of the current consumption (Iq) of the circuit arrangement ( 12 ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Schaltungsanordnung (12) ein Schaltungstaktsignal (ϕ2) aufweist, wobei das Testsignal (ϕ1) ein Tastverhältnis von größer gleich 0,5 und vorzugsweise in einem Bereich um 0,9 aufweist, und zwei aufeinanderfolgende Schaltflanken des Testsignals (ϕ1) zum Durchführen eines einzelnen Überwachungsvorgangs der Stromaufnahme (Iq) innerhalb einer Halbperiode des Schaltungstaktsignals (ϕ2) auftreten.Device according to one of the preceding claims, in which the circuit arrangement ( 12 ) comprises a switching clock signal (φ2), wherein the test signal (φ1) has a duty cycle greater than or equal to 0.5 and preferably in a range around 0.9, and two consecutive switching edges of the test signal (φ1) for performing a single current consumption monitoring operation ( Iq) occur within one half cycle of the circuit clock signal (φ2). Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der die Schaltflanken des Testsignals (ϕ1) während des eingeschwungenen Zustands der Schaltungsanordnung (12) auftreten.Apparatus according to claim 18, wherein the switching edges of the test signal (φ1) during the steady state of the circuit arrangement ( 12 ) occur. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, bei der der Schaltungstakt (ϕ2) während zwei aufeinanderfolgender Schaltflanken eines Überwachungsvorgangs verlangsamt oder angehalten sind.Apparatus according to claim 18 or 19, wherein the Switching clock (φ2) during two consecutive switching edges of a monitoring process slows down or stopped. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der die Schaltungsanordnung (12) eine digitale Schaltungsanordnung ist.Device according to one of Claims 1 to 20, in which the circuit arrangement ( 12 ) is a digital circuit arrangement. Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der die digitale Schaltungsanordnung eine CMOS-Schaltungsanordnung oder eine CMOS-EEPROM-Schaltungsanordnung ist.Apparatus according to claim 21, wherein the digital Circuit arrangement, a CMOS circuit arrangement or a CMOS EEPROM circuit arrangement is. Verfahren zum Überwachen einer Stromaufnahme (Iq) einer zwischen ein erstes und ein zweites Potential geschalteten Schaltungsanordnung (12), wobei die Schaltungsanordnung (12) einen ersten und einen zweiten Spannungsversorgungsanschluss (12a, 12c) aufweist, mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Kapazität (18), die parallel zu der zu überwachenden Schaltungsanordnung (12) geschaltet ist; Trennen der Parallelschaltung aus zu überwachender Schaltungsanordnung (12) und Kapazität (18) von dem ersten Potential mittels eins Schalters (16), wobei der Schalter (16) durch ein Schaltsignal (S1) mit einem ersten und zweiten Schaltzustand gesteuert wird, wobei der Schalter (16) bei dem ersten Schaltzustand geschlossen ist und bei dem zweiten Schaltzustand offen ist; und Überwachen des Potentials auf der von dem ersten Potential getrennten Seite der Parallelschaltung, wobei der Schritt des Überwachens ferner folgende Unterschritte aufweist: Erfassen einer Spannungsdifferenz zwischen einer Spannung (U'1) an dem ersten Spannungsversorgungsanschluss (12a) und einer Referenzspannung während des zweiten Schalterzustands; und Ausgeben eines Vergleichssignals in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz; wobei das Schaltsignal durch eine logische Verknüpfung eines Testsignals (ϕ1) und des Vergleichssignals erhalten wird, wobei das Testsignal (ϕ1) einen ersten logischen Zustand aufweist, wenn keine Überwachung der Stromaufnahme (Iq) der Schaltungsanordnung (12) durchgeführt werden soll, und das Testsignals (ϕ1) einen zweiten logischen Zustand aufweist, wenn eine Überwachung der Stromaufnahme (Iq) der Schaltungsanordnung (12) durchgeführt werden soll.Method for monitoring a current consumption (Iq) of a circuit arrangement connected between a first and a second potential ( 12 ), wherein the circuit arrangement ( 12 ) a first and a second power supply terminal ( 12a . 12c ), comprising the following steps: providing a capacity ( 18 ) parallel to the circuit to be monitored ( 12 ) is switched; Disconnecting the parallel circuit of monitored circuit arrangement ( 12 ) and capacity ( 18 ) from the first potential by means of a switch ( 16 ), the switch ( 16 ) is controlled by a switching signal (S1) having a first and second switching state, wherein the switch ( 16 ) is closed at the first switching state and is open at the second switching state; and monitoring the potential on the side of the parallel circuit that is separate from the first potential, wherein the step of monitoring further comprises the following substeps: detecting a voltage difference between a voltage (U ' 1 ) at the first voltage supply terminal ( 12a ) and a reference voltage during the second switch state; and outputting a comparison signal in dependence on the voltage difference; wherein the switching signal is obtained by a logical combination of a test signal (φ1) and the comparison signal, wherein the test signal (φ1) has a first logic state, if no monitoring of the current consumption (Iq) of the circuit arrangement ( 12 ), and the test signal (φ1) has a second logic state when monitoring the current consumption (Iq) of the circuit arrangement ( 12 ). Verfahren nach Anspruch 23, ferner mit folgenden Schritten: Schalten eines Schalters (16) mit einem ersten und einem zweiten Schalteranschluss (16a, 16b), wobei der erste Schal teranschluss (16a) mit einer Spannungsversorgungseinrichtung (14) zum Bereitstellen des ersten Potentials der Schaltungsanordnung (12) verbunden ist, und der zweite Schalteranschluss (16b) mit dem ersten Spannungsversorgungsanschluss (12a) der Schaltungsanordnung (12) verbunden ist, und wobei eine Kapazität zwischen den ersten Spannungsversorgungsanschluss (12a) und einen Bezugspotentialanschluss zum Bereitstellen des zweiten Potentials geschaltet ist; und wobei das Vergleichssignal der Vergleichseinrichtung (20) einen ersten logischen Zustand aufweist, wenn die Spannungsdifferenz größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, und einen zweiten logischen Zustand aufweist, wenn die Spannungsdifferenz kleiner oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert ist.The method of claim 23, further comprising the steps of: switching a switch ( 16 ) with a first and a second switch connection ( 16a . 16b ), wherein the first scarf teranschluss ( 16a ) with a voltage supply device ( 14 ) for providing the first potential of the circuit arrangement ( 12 ), and the second switch terminal ( 16b ) with the first power supply connection ( 12a ) of the circuit arrangement ( 12 ), and wherein a capacitance between the first power supply terminal ( 12a ) and a reference potential terminal for providing the second potential is connected; and wherein the comparison signal of the comparison device ( 20 ) has a first logic state when the voltage difference is greater than a predetermined threshold and a second logic state when the voltage difference is less than or equal to the predetermined threshold. Verfahren zum Überwachen einer Stromaufnahme (Iq) einer zwischen ein erstes und ein zweites Potential geschalteten Schaltungsanordnung (12), wobei die Schaltungsanordnung (12) einen ersten und einen zweiten Spannungsversorgungsanschluss (12a, 12c) aufweist, mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Kapazität (18), die parallel zu der zu überwachenden Schaltungsanordnung (12) geschaltet ist; Trennen der Parallelschaltung aus zu überwachender Schaltungsanordnung (12) und Kapazität (18) von dem zweiten Potential mittels eines Schalters (16), wobei der Schalter (16) durch ein Schaltsignal (S1) mit einem ersten und zweiten Schaltzustand gesteuert wird, wobei der Schalter (16) bei dem ersten Schaltzustand geschlossen ist und bei dem zweiten Schaltzustand offen ist; und Überwachen des Potentials auf der von dem zweiten Potential getrennten Seite der Parallelschaltung, wobei der Schritt des Überwachens ferner folgende Unterschritte aufweist: Erfassen einer Spannungsdifferenz zwischen einer Spannung an dem zweiten Spannungsversorgungsanschluss (12c) und einer Referenzspannung während des zweiten Schalterzustands; und Ausgeben eines Vergleichssignals in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz; wobei das Schaltsignal durch eine logische Verknüpfung eines Testsignals (ϕ1) und des Vergleichssignals erhalten wird, wobei das Testsignal (ϕ1) einen ersten logischen Zustand aufweist, wenn keine Überwachung der Stromaufnahme (Iq) der Schaltungsanordnung (12) durchgeführt werden soll, und das Testsignals (ϕ1) einen zweiten logischen Zustand aufweist, wenn eine Überwachung der Stromaufnahme (Iq) der Schaltungsanordnung (12) durchgeführt werden soll.Method for monitoring a current consumption (Iq) of a circuit arrangement connected between a first and a second potential ( 12 ), wherein the circuit arrangement ( 12 ) a first and a second power supply terminal ( 12a . 12c ), comprising the following steps: providing a capacity ( 18 ) parallel to the circuit to be monitored ( 12 ) is switched; Disconnecting the parallel circuit of monitored circuit arrangement ( 12 ) and capacity ( 18 ) from the second potential by means of a switch ( 16 ), the switch ( 16 ) is controlled by a switching signal (S1) having a first and second switching state, wherein the switch ( 16 ) is closed at the first switching state and is open at the second switching state; and monitoring the potential on the side of the parallel circuit that is separate from the second potential, wherein the step of monitoring further comprises the following substeps: detecting a voltage difference between a voltage at the second voltage supply terminal ( 12c ) and a reference voltage during the second switch state; and outputting a comparison signal in dependence on the voltage difference; wherein the switching signal is obtained by a logical combination of a test signal (φ1) and the comparison signal, wherein the test signal (φ1) has a first logic state, if no monitoring of the current consumption (Iq) of the circuit arrangement ( 12 ), and the test signal (φ1) has a second logic state when monitoring the current consumption (Iq) of the circuit arrangement ( 12 ). Verfahren nach Anspruch 25, ferner mit folgenden Schritten: Schalten eines Schalters (16) mit einem ersten und einem zweiten Schalteranschluss (16a, 16b), wobei der erste Schalteranschluss (16a) mit dem zweiten Spannungsversorgungsanschluss (12c) der Schaltungsanordnung (12) verbunden ist, und der zweite Schalteranschluss (16b) mit einem Bezugspotentialanschluss zum Bereitstellen des zweiten Potentials verbunden ist, und wobei eine Kapazität zwischen einen ersten Spannungsversorgungsanschluss (12a) der Schaltungsanordnung (12) und den zweiten Spannungsversorgungsanschluss (12c) geschaltet ist; und wobei das Vergleichssignal einen ersten logischen Zustand aufweist, wenn die Spannungsdifferenz größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, und einen zweiten logischen Zustand aufweist, wenn die Spannungsdifferenz kleiner oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert ist.The method of claim 25, further comprising the steps of: switching a switch ( 16 ) with a first and a second switch connection ( 16a . 16b ), wherein the first switch terminal ( 16a ) to the second power supply terminal ( 12c ) of the circuit arrangement ( 12 ), and the second switch terminal ( 16b ) is connected to a reference potential terminal for providing the second potential, and wherein a capacitance between a first voltage supply terminal ( 12a ) of the circuit arrangement ( 12 ) and the second power supply terminal ( 12c ) is switched; and wherein the comparison signal has a first logic state when the voltage difference is greater than a predetermined threshold and a second logic state when the voltage difference is less than or equal to the predetermined threshold. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, ferner mit dem Schritt des Begrenzens der Spannungsdifferenz zwischen der Spannung an dem ersten Schalteranschluss (16a) und der Spannung an dem zweiten Schalteranschluss (16b) auf einen Maximalwert der Spannungsdifferenz.The method of any one of claims 23 to 26, further comprising the step of limiting the voltage difference between the voltage at the first switch terminal (16). 16a ) and the voltage at the second switch terminal ( 16b ) to a maximum value of the voltage difference. Verfahren nach einem der Ansprüche Anspruch 23 bis 27, bei dem die logische Verknüpfung eine ODER-Verknüpfung ist.A method according to any one of claims 23 to 27, wherein the logical link one Or link is. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, ferner mit den Schritten des Bewertens des logischen Zustands des Vergleichssignals, um eine Aussage über die Stromaufnahme (Iq) der Schaltungsanordnung (12) zu treffen, und des Ausgebens eines Fehlersignals (IDDq), wenn die Stromaufnahme (Iq) der Schaltungsanordnung (12) einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt.Method according to one of Claims 23 to 28, further comprising the steps of evaluating the logic state of the comparison signal in order to obtain information about the current consumption (Iq) of the circuit arrangement ( 12 ) and outputting an error signal (I DDq ) when the current consumption (Iq) of the circuit arrangement ( 12 ) exceeds a predetermined limit. Verfahren nach Anspruch 29, bei dem bei dem Schritt des Bewertens eine Folge von logischen Zuständen des Vergleichssignals bewertet wird.The method of claim 29, wherein at step evaluating a sequence of logic states of the comparison signal Is evaluated. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, bei dem der Schritt des Bewertens mit einer unidirektionalen oder einer bidirektionalen Zähleinrichtung durchgeführt wird.A method according to claim 29 or 30, wherein the Step of rating with a unidirectional or bidirectional one Counter is performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 31, ferner mit dem Schritt des Speicherns des ausgegebenen Vergleichssignals in einem Logikspeicherelement (28) mit einem ersten und einem zweiten logischen Eingang (28a, 28b) und einem logischen Ausgang (28c), wobei an dem ersten logischen Eingang (28a) das Vergleichssignal angelegt wird, und an dem zweiten logischen Eingang (28b) das Testsignal (ϕ1) angelegt wird, und dem Schritt des Bereitstellens eines logischen Ausgangssignals an dem logischen Ausgang (28c), das einen ersten logischen Zustand aufweist, wenn das Vergleichssignal einen hohen logischen Pegel und das Testsignal einen niedrigen logischen Pe gel hat, und das ansonsten einen zweiten logischen Zustand aufweist.A method according to any one of claims 23 to 31, further comprising the step of storing the output comparison signal in a logic memory element (12). 28 ) with a first and a second logical input ( 28a . 28b ) and a logical output ( 28c ), wherein at the first logical input ( 28a ) the comparison signal is applied, and at the second logical input ( 28b ) the test signal (φ1) is applied, and the step of providing a logical output signal at the logical output ( 28c ) having a first logic state when the comparison signal has a high logic level and the test signal has a low logic level, and which otherwise has a second logic state. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 32, bei dem die Schaltungsanordnung (12) ein Schaltungstaktsignal (ϕ2) aufweist, wobei das Testsignal (ϕ1) ein Tastverhältnis von größer gleich 0,5 und vorzugsweise in einem Bereich um 0,9 aufweist, und zwei aufeinanderfolgende Schaltflanken des Testsignals (ϕ1) zum Durchführen eines einzelnen Überwachungsvorgangs der Stromaufnahme (Iq) innerhalb eines Zyklusses des Schaltungstaktsignals (ϕ2) auftreten.Method according to one of Claims 23 to 32, in which the circuit arrangement ( 12 ) comprises a switching clock signal (φ2), wherein the test signal (φ1) has a duty cycle greater than or equal to 0.5 and preferably in a range around 0.9, and two consecutive switching edges of the test signal (φ1) for performing a single current consumption monitoring operation ( Iq) occur within one cycle of the circuit clock signal (φ2). Verfahren nach Anspruch 33, bei dem die Schaltflanken des Testsignals (ϕ1) während des eingeschwungenen Zustands der Schaltungsanordnung (12) auftreten.Method according to Claim 33, in which the switching edges of the test signal (φ1) during the steady state of the circuit arrangement ( 12 ) occur. Verfahren nach Anspruch 33 oder 34, bei dem der Schaltungstakt (ϕ2) während zwei aufeinanderfolgenden Schaltflanken eines Überwachungsvorgangs verlangsamt oder angehalten werden.A method according to claim 33 or 34, wherein the Switching clock (φ2) during two consecutive switching edges of a monitoring process slowed down or stopped.
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