DE10032248A1 - Steuerbare Stromquelle - Google Patents
Steuerbare StromquelleInfo
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine steuerbare Stromquelle, umfassend Versorgungsanschlüsse (12, 14) zum Anlegen von zwei Versorgungspotentials (V¶1¶, V¶2¶), einen Ausgangsanschluss (16) zur Stromabgabe, der über einen ersten Strompfad (18) mit dem ersten Versorgungsanschluss (12) und über einen zweiten Strompfad (20) mit dem zweiten Versorgungsanschluss (14) verbunden ist, wobei die Strompfade (18, 20) jeweils eine durch ein Stromsteuersignal (S¶1¶, S¶2¶) aktivierbare Stromsteuereinrichtung (22, 24) sowie eine ausgangsseitige Stromeinstelleinrichtung (26, 28) aufweisen. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass den Strompfaden (18, 20) jeweils eine Potentialeinstelleinrichtung zugeordnet ist, mittels der bei inaktiver Stromsteuereinrichtung (22, 24) an einen zwischen der Stromsteuereinrichtung und der Stromeinstelleinrichtung liegenden Zwischenabschnitt (30, 32) ein vorbestimmtes, in seinem Wert zwischen den beiden Versorgungspotentialen liegendes Einstellpotential angelegt wird. DOLLAR A Damit werden die Leistungseigenschaften der Stromquelle verbessert, insbesondere können eine negative Injektion und Störungen im Ausgangsstrom vermieden werden. Beim Einsatz der Stromquelle in einer PLL wird das Jitter-Verhalten am Ausgang des VCO erheblich verbessert.
Description
Die Erfindung betrifft eine steuerbare Stromquelle sowie unter Verwendung einer
derartigen Stromquelle realisierte elektronische Schaltungen.
Die Erfindung geht aus von einer auch als "Charge Pump" bezeichneten steuerbaren
Stromquelle, umfassend einen ersten und einen zweiten Versorgungsanschluss zum
Anlegen eines ersten bzw. eines zweiten Versorgungspotentials, einen Ausgangs
anschluss zur Stromabgabe, der über einen ersten Strompfad mit dem ersten Versor
gungsanschluss und über einen zweiten Strompfad mit dem zweiten Versorgungs
anschluss verbunden ist, wobei die Strompfade jeweils eine versorgungsseitige, durch
ein Stromsteuersignal aktivierbare Stromsteuereinrichtung sowie in Reihe dazu eine
ausgangsseitige Stromeinstelleinrichtung aufweisen.
Fig. 1 zeigt schematisch eine derartige Stromquelle 10, die abhängig von zwei
Eingangssignalen (Stromsteuersignale S1, S2) an einem Ausgangsanschluss einen
Ausgangsstrom I bereitstellt, der positiv oder negativ sein kann. Bei den Stromsteuer
signalen handelt es sich meistens um digitale Spannungen, wobei eines der Strom
steuersignale ("Up-Signal") zur Abgabe eines positiven Stroms aktiviert wird und das
andere der Stromsteuersignale ("Down-Signal") zur Abgabe eines negativen Stroms
aktiviert wird.
Fig. 2 zeigt Details dieser Stromquelle 10, die über einen ersten Versorgungsanschluss
12 mit einem ersten Versorgungspotential V1 (hier: Masse) und über einen zweiten Ver
sorgungsanschluss 14 mit einem zweiten Versorgungspotential V2 (hier: positive Versor
gungsspannung) versorgt wird.
Ein Ausgangsanschluss 16 zur Abgabe des Stroms I ist über einen ersten Strompfad 18
mit dem ersten Versorgungsanschluss 12 verbunden und über einen zweiten Strompfad
20 mit dem zweiten Versorgungsanschluss 14 verbunden, wobei die Strompfade 18, 20
jeweils einen Feldeffekttransistor (FET) 22 bzw. 24 (Stromsteuereinrichtung) sowie in
Reihe dazu einen FET 26 bzw. 28 (ausgangsseitige Stromeinstelleinrichtung) aufweisen.
Der FET 24 wird durch das Stromsteuersignal S2 zur Abgabe eines positiven Stroms I
am Ausgangsanschluss 16 angesteuert, wohingegen in analoger Weise ein aktives
Stromsteuersignal S1 zu einer Abgabe eines negativen Stroms I führt.
Die FETs 26, 28 dienen dazu, die durch Aktivierung der jeweiligen FETs 22, 24
hervorgerufenen Ströme einzustellen. Im dargestellten Beispiel liegt an den Gate-
Anschlüssen der FETs 26, 28 jeweils eine vorbestimmte, zur Erzielung des gewünschten
Stroms geeignet gewählte Spannung Va bzw. Vb an.
Im Bereich zwischen der Stromsteuereinrichtung und der Stromeinstelleinrichtung jedes
Strompfads sind zwangsläufig mehr oder weniger große parasitäre Kapazitäten 30, 32
vorhanden. Nachteilig ist an der bekannten Stromquelle, dass diese parasitären
Kapazitäten 30 und 32 bei jedem Schalten der Transistoren 22, 24 geladen bzw.
entladen werden. Dies wirkt sich nachteilig auf das dynamische Verhalten der Strom
quelle aus (z. B. durch "charge sharing" bzw. "negative Injektion").
Die parasitären Kapazitäten besitzen eine nicht genau vorhersehbare Größe und
variieren auch innerhalb einer Herstellungscharge. Um den Einfluss dieser
unterschiedlichen Kapazitäten zu verringern, wurde bisher das Schalten bzw. Abschalten
der Steuersignale S1 und S2 zeitlich versetzt aktiviert. Beim Einsatz der Charge Pump in
einem Phasenregelkreis führt dies zu einem Phasenoffset des VCO-Ausgangssignals
gegenüber der Frequenzreferenz. In P. Larsson, "A 2-1600-MHz CMOS Clock Recovery
PLL with Low-Vdd Capability" in IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 34, No. 12,
December 1999, p. 1951-1960" wird dieser zeitliche Versatz als nachteilig erkannt und
zu dessen Vermeidung vorgeschlagen, die Knoten beim Deaktivieren der Transistoren
mit dem Massepotential (Knoten 32) bzw. dem Versorgungspotential (Knoten 30) der
Charge Pump zu verbinden. Damit können die Stromsteuersignale S1, S2 ohne zeitlichen
Versatz vorgesehen werden, ohne dass es zu einem wesentlichen Phasenoffset kommt.
Außerdem tritt bei der bekannten Charge Pump bei jedem Schalten der Transistoren 22,
24 eine unerwünschte Störung ("Peaks" bzw. Einschwingverläufe) im Ausgangsstrom I
auf. Die oben erwähnte Veröffentlichung beschäftigt sich nicht mit diesen Störungen (Die
darin vorgeschlagene Verbesserung vergrößert diese Störungen sogar beim Einschalten
der FETs 22 bzw. 24).
Das Zustandekommen dieser zusätzlichen Störungen sei am Beispiel des in Fig. 2
oberen Strompfads 20 erläutert. Zu den Störungen trägt vermutlich maßgebend die
kapazitive Kopplung am Stmmeinstell-FET 28 zwischen dessen Substrat bzw. Kanal
einerseits und dessen Gate andererseits bei. Beim Schalten des FETs 24 kommt es zu
einer abrupten Potentialänderung am Drain des FETs 28. Dies führt zu einer Störung im
Gate-Potential des FETs 28 und damit zu entsprechend verstärkten Störungen im Strom
des Strompfads 20. Bei Verwendung der Charge Pump in einem Phasenregelkreis führt
dies zu einem entsprechenden Jitter am VCO-Ausgang, der erst bei einer Analyse des
Ausgangsstroms auf relativ kleiner Zeitskala (z. B. in der Größenordnung einiger ps)
zutage tritt und somit vor allem bei Phasenregelkreisen für relativ hohe Oszillations
frequenzen die Leistungseigenschaften drastisch verschlechtert.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Störungen im Ausgangsstrom
einer Stromquelle der eingangs genannten Art zu verringern.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass den Strompfaden jeweils eine Potentialeinstell
einrichtung zugeordnet ist, mittels der bei inaktiver Stromsteuereinrichtung des Strom
pfads an einen zwischen der Stromsteuereinrichtung und der Stromeinstelleinrichtung
liegenden Zwischenabschnitt des Strompfads ein vorbestimmtes, in seinem Wert
zwischen den beiden Versorgungspotentialen liegendes Einstellpotential angelegt wird.
Damit kann die Störung des Ausgangsstroms bedeutend verringert werden. Wesentlich
hierfür ist die Erzeugung eines vorbestimmten Einstellpotentials, welches in seinem Wert
zwischen den beiden Versorgungspotentialen liegt und bei inaktiver Stromsteuer
einrichtung an einen Strompfadabschnitt zwischen Stromsteuereinrichtung und Strom
einstelleinrichtung angelegt wird. Dies bewirkt zum einen, dass die Knoten zumindest
teilweise über die Potentialeinstelleinrichtung und damit nicht über den Ausgangs
anschluss geladen bzw. entladen werden. Zum anderen ist die Potentialänderung des
Knotens beim Aktivieren wie auch Deaktivieren der Stromsteuereinrichtung vergleichsweise
gering, wodurch vor allem die Störungen auf kleiner Zeitskala verringert werden.
Vorzugsweise ist das Einstellpotential von beiden Versorgungspotentialen um
wenigstens 5%, weiter bevorzugt um wenigstens 10% der Differenz zwischen den beiden
Versorgungspotentialen (= Versorgungsspannung) entfernt.
Besonders einfach ist es, wenn ein gemeinsames Einstellpotential für beide Strompfade
verwendet wird. Dieses liegt dann bevorzugt etwa in der Mitte zwischen den beiden
Versorgungspotentialen, insbesondere um weniger als 10%, weiter bevorzugt weniger
als 5% der Versorgungsspannung von diesem Mittelwert abweichend.
Alternativ können die beiden Einstellpotentiale voneinander verschieden sein und somit
vorteilhaft individuell zur Verringerung der Störungen an die beiden Strompfade
angepasst werden. In diesem Fall liegt das Einstellpotential für den ersten Strompfad
bevorzugt näher an dem ersten Versorgungspotential als das Einstellpotential für den
zweiten Strompfad. Hierbei weiter bevorzugt liegen die beiden Einstellpotentiale in
verschiedenen Hälften des Versorgungsspannungsintervalls [V1; V2].
Um die Störungen praktisch gänzlich zu vermeiden, kann das Einstellpotential für einen
oder beide Strompfade "ideal" gewählt werden, d. h. derart, dass das Ausmaß der
Störungen minimiert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, dass das Einstellpotential für wenigstens einen der beiden Strompfade etwa
gleich (insbesondere maximal 10% abweichend) demjenigen Potential ist, welches an
dem Zwischenabschnitt dieses Strompfads vorliegen würde, wenn die
Stromsteuereinrichtung dieses Strompfads bei fehlender Potentialeinstelleinrichtung
gerade aktiviert wird. Wenn die Stromeinstelleinrichtung von einem oder mehreren FETs
gebildet ist, so ist ein Einstellpotential, welches etwa gleich dem Gate-Potential des dem
Zwischenabschnitt (Knoten) benachbarten Stromeinstell-FETs ist (insbesondere maximal
10% davon abweichend), eine gute Näherung dieses idealen Einstellpotentials.
Schließlich ist in einer weiteren Ausführung vorgesehen, jedes Einstellpotential möglichst
nahe am benachbarten Versorgungspotential vorzusehen, jedoch nur so nahe, dass bei
angelegtem Einstellpotential der entsprechende Stromeinstell-Transistor sperrt, um ein
Abfließen von Ladung von dem Knoten zum Ausgangsanschluss zu vermeiden.
Ganz allgemein kann die Stromsteuereinrichtung von mehreren FETs in Reihen-
und/oder Parallelschaltung gebildet sein. Das gleiche gilt für die Stromeinstelleinrichtung.
In einer Ausführungsform sind die FETs des einen der beiden Strompfade (bevorzugt der
Strompfad seitens des negativen Versorgungspotentials) vom n-Kanal-Typ, wohingegen
diejenigen des anderen Strompfads vom p-Typ sind.
In einfacher und effizienter Weise kann die Potentialeinstelleinrichtung das Einstell
potential zwischen zwei Transistoren, insbesondere zwischen den Kanälen von zwei,
einen Spannungsteiler bildenden FETs bereitstellen. Diese beiden FETs können
beispielsweise direkt mit den beiden Versorgungspotentialen verbunden sein und damit
die Versorgungsspannung unmittelbar teilen. Alternativ kann eine von der Versorgungs
spannung abgeleitete Spannung geteilt werden.
Die Ansteueranschlüsse der beiden Spannungsteiler-Transistoren können mit von dem
Stromsteuersignal abgeleiteten Steuersignalen derart beaufschlagt werden, dass bei
inaktiver Stromsteuereinrichtung beide Transistoren eher leiten, wohingegen bei aktiver
Stromsteuereinrichtung beide Transistoren eher sperren und den Knoten somit isolieren.
Bevorzugt weist der Spannungsteiler einerseits einen (oder mehrere) n-Kanal-FET und
andererseits einen (oder mehrere) p-Kanal-FET auf, die mit zueinander inversen, aus
dem Stromsteuersignal abgeleiteten Ansteuersignalen an deren Gate-Bereichen
beaufschlagt werden. Weiter bevorzugt ist jedem Ansteuereingang der FETs wenigstens
eine Verstärkeranordnung, insbesondere wenigstens eine invertierende Verstärker
anordnung vorgeschaltet.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen
detaillierter beschrieben. Es stellen dar:
Fig. 1 schematisch eine Charge Pump;
Fig. 2 Details der Charge Pump nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Charge Pump gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine Modifikation der Ausführungsform nach Fig. 3;
Fig. 5 eine Charge Pump gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 6 in schematischer Weise einen Phasenregelkreis, in welchem eine erfindungs
gemäße Charge Pump verwendet ist.
Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen, wie eingangs erläutert, eine Charge Pump in
herkömmlicher Ausführung.
Bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden
für analoge Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet und im Wesentlichen
lediglich auf die Besonderheiten der erfindungsgemäßen Ausführungen eingegangen. Im
übrigen wird hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung der herkömmlichen Ausführung
nach Fig. 1 und 2 und der jeweils bereits beschriebenen Ausführungsbeispiele Bezug
genommen.
Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stromquelle, bei der
zwei Transistoren T1 und T2 (hier: FETs) zusammen mit jeweils zugeordneten
Potentialerzeugungseinrichtungen zur Erzeugen von Potentialen Vaa und Vbb Potential
einstelleinrichtungen 40 1 und 40 2 bilden, mittels der bei inaktiver Stromsteuereinrichtung
22, 24 an die Zwischenabschnitte 30, 32 das Einstellpotential Vaa bzw. Vbb angelegt wird.
Diese Potentiale Vaa und Vbb liegen beide zwischen den beiden Versorgungspotentialen
V1 und V2:
Vaa = V1 + Vt1
Ubb = V2 - Vt2
Ubb = V2 - Vt2
wobei Vt1 und Vt2 im Hinblick auf die Schwellspannung des n-Kanal-FET 26 bzw. die
Schwellspannung des p-Kanal-FET 28 derart gewählt sind, dass diese FETs gerade
sperren.
Die derart gewählten Einstellpotentiale Vaa, Vbb sind eine Näherung für die jeweiligen
"idealen" Potentiale. Auch ist ein günstiges Einstellpotential für den Strompfad 20 gleich
demjenigen Potential, welches an dem Knoten 32 ohne Vorsehen der Potential
einstelleinrichtung vorliegen würde, kurz nachdem der FET 24 durch das Signal S2
aktiviert (durchgeschaltet) wurde und der FET 22 des Strompfads 18 bereits inaktiviert
(sperrend) ist. Bei der Ansteuerung kann auch vorgesehen sein, zeitweise beide
Stromsteuersignale gleichzeitig zu aktivieren.
Wenn der FET 24 bzw. der FET 22 abgeschaltet wird, so werden die Pfadabschnitte 32
bzw. 30 mit den Einstellpotentialen vorgeladen und die oben erläuterten Störungen
drastisch reduziert. Darüber hinaus werden dadurch Leckströme zwischen den Pfad
abschnitten 32, 30 und dem Ausgangsanschluss vermieden, da die Einstellpotentiale die
Spannung zwischen Gate- und Drain-Bereichen der Stromeinstell-FETs 28, 26 derart
verändern, daß diese FETs im Wesentlichen sperren.
Fig. 4 zeigt eine Modifizierung der Schaltungsanordnung nach Fig. 3, bei der das
Schaltungsverhalten weiter verbessert ist, indem die Referenz-Potentiale Va, Vb gefiltert
werden. In Kombination mit der Anlage von Einstellpotentialen Vaa, Vbb, die zwischen den
Versorgungspotentialen V1 und V2 liegen, führt diese Maßnahme zu einer weiteren
Verbesserung des Verhaltens der Schaltung, da die Auswirkungen der eingangs
erläuterten kapazitiven Ankopplung der Gate-Bereiche der Stromeinstell-FETs 26, 28 an
deren Drain-Bereiche weiter reduziert werden.
Zur Filterung der Potentiale Va, Vb sind diese jeweils kapazitiv an wenigstens eines der
Versorgungspotentiale V1, V2 angekoppelt.
Im dargestellten Beispiel ist das Potential Va über eine Kapazität C1 mit dem Potential V1
verbunden, wohingegen das Potential Vb über eine weitere Kapazität C2 mit dem
Potential V2 verbunden ist. Diese Gestaltung, bei der ein Gate-Potential eines
Stromeinstell-FETs jeweils kapazitiv nur an das jeweils benachbarte Versorungspotential
gekoppelt ist, besitzt den Vorteil, dass eine Störung in der Versorgungsspannung (wie
sie z. B. durch weitere Einheiten einer integrierten Schaltung oftmals erzeugt werden),
über diese kapazitive Kopplung kompensiert werden und sich damit nur unwesentlich auf
den Ausgangsstrom auswirken.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromquelle. Im
Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsformen besteht eine Besonderheit
darin, dass die Stromeinstelleinrichtungen 26, 28 jeweils aus einer Reihenschaltung
mehrerer (hier: zwei) Transistoren gebildet sind. Bei dieser Gestaltung ist die Einstellung
des Stroms in den Pfaden 18, 20 präziser, insbesondere hängen die eingestellten
Ströme weniger stark von der Spannung an den Stromeinstelleinrichtungen bzw. dem
Potential am Ausgangsanschluss 16 ab.
Die beiden Transistoren (hier: FETs) jeder Stromeinstelleinrichtung werden hier mit
voneinander verschiedenen Gate-Potentialen Va1 und Va2 bzw. Vb1 und Vb2 beaufschlagt.
Wie aus der Figur ersichtlich, wird jedes der Gate-Potentiale hierbei kapazitiv an ein
jeweils benachbartes der Versorgungspotentiale V1, V2 angekoppelt.
Eine weitere Besonderheit ist die Erzeugung des Einstellpotentials am Ausgang eines
durch zwei Transistoren gebildeten Spannungsteilers T1 bzw. T2. Dies sei am Beispiel
des in Fig. 5 oberen Bereichs erläutert. Einer der Spannungsteiler-FETs wird an seinem
Gate-Anschluss mit dem selben Signal beaufschlagt wie der Gate-Anschluss des FETs
der zugehörigen Stromsteuereinrichtung 22 bzw. 24, wohingegen der andere der beiden
Spannungsteiler-FETs an seinem Gate mit einem dazu invertierten Signal beaufschlagt
wird. Diese beiden Signale werden jeweils aus einer zwischen den Versorgungs
potentialen V1, V2 geschalteten, aus einer Reihenschaltung von zwei Transistoren
gebildeten Verstärkerschaltung (CMOS-Inverter) 42 2 bzw. 44 2 geliefert. Eine dieser
Verstärkerschaltungen (44 2) wird direkt mit dem Stromsteuersignal S2 angesteuert,
wohingegen die Ansteuerung der anderen Verstärkerschaltung 42 2 mittelbar durch das
Stromsteuersignal S2 erfolgt, nämlich durch ein Ausgangssignal der ersteren
Verstärkeranordnung 44 2.
Die erfindungsgemäße Stromquelle kann wie erwähnt einen Teil einer integrierten
Schaltung bilden.
Durch Nachschaltung eines Integratorglieds läßt sich eine steuerbare Spannungsquelle
mit verbesserten Leistungseigenschaften realisieren. Die Anordnung eines spannungs
gesteuerten Oszillators (VCO) am Ausgang einer solchen Spannungsquelle führt zu
einer entsprechenden steuerbaren Oszillator-Einrichtung.
Besonders bevorzugt ist die Integration der erfindungsgemäßen Stromquelle in einem
Phasenregelkreis, wie er beispielsweise als sogenannte "Phase Locked Loop" (PLL)
vielfältig Verwendung findet. Eine derartige Schaltungsanordnung ist in Fig. 6 dargestellt.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich, umfaßt der Phasenregelkreis 50 eingangsseitig einen
Phasendetektor 68, der mit einem Referenzsignal fref versorgt wird und die Phase dieses
Signals mit einem rückgekoppelten und ebenfalls dem Phasendetektor 68 eingegebenen
Rückkopplungssignal vergleicht. Abhängig vom Ergebnis dieses Vergleichs wird
entweder das Signal S1 oder das Signal S2 aktiviert. Diese digitalen Signale werden einer
erfindungsgemäßen Charge Pump 10 eingegeben. Der Ausgangsstrom I dieser Charge
Pump 10 wird über einen Integrator 60 in eine Spannung V gewandelt und als
Eingangssignal eines nachgeschalteten VCO 62 verwendet. Dieser VCO 62 gibt dann
ein Ausgangssignal fVCO ab, welches gleichzeitig als Rückkopplungssignal über einen
Rückkopplungspfad 64 zu dem Phasendetektor 68 zurückgeführt wird.
Der Phasenregelkreis lässt sich z. B. zur Takt Rückgewinnung in einer integrierten
Schaltung verwenden und zur Vervielfachung der Frequenz des Ausgangssignals fVCO
gegenüber dem Eingangssignal fref lässt sich in an sich bekannter Weise ein Teiler 66 im
Rückkopplungspfad 64 anordnen.
Moderne PLLs mit Taktfrequenzen von bis zu einem GHz und darüber hinaus haben
sehr strenge Anforderungen an das Takt-Jitter-Verhalten. In vielen Fällen ist der Jitter auf
dem Ausgangssignal des VCOs der limitierende Faktor für die Qualität von Systemen in
verschiedenen Applikationen wie Datenkommunikations- oder Unterhaltungselektronik-
Systemen. Bei solchen Systemen kann die durch Verwendung einer herkömmlichen
Charge Pump hervorgerufene Störung durch die negative Injektion signifikant zur
Verschlechterung des Jitter-Verhaltens beitragen. Durch die Erfindung können sowohl
die Größe von Störungsspitzen als auch deren Dauer im Ausgangsstrom der Charge
Pump signifikant reduziert werden.
Claims (11)
1. Steuerbare Stromquelle, umfassend
einen ersten und einen zweiten Versorgungsanschluss (12, 14) zum Anlegen eines ersten bzw. eines zweiten Versorgungspotentials (V1, V2),
einen Ausgangsanschluss (16) zur Stromabgabe, der über einen ersten Strompfad (18) mit dem ersten Versorgungsanschluss (12) und über einen zweiten Strompfad (20) mit dem zweiten Versorgungsanschluss (14) verbunden ist,
wobei die Strompfade (18, 20) jeweils eine versorgungsseitige, durch ein Stromsteuersignal (S1, S2) aktivierbare Stromsteuereinrichtung (22, 24) sowie in Reihe dazu eine ausgangsseitige Stromeinstelleinrichtung (26, 28) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass den Strompfaden (18, 20) jeweils eine Potentialeinstelleinrichtung (40 1, 40 2) zugeordnet ist, mittels der bei inaktiver Stromsteuereinrichtung (22, 24) des Strompfads (18, 20) an einen zwischen der Stromsteuereinrichtung und der Stromeinstelleinrichtung liegenden Zwischen abschnitt (30, 32) des Strompfads ein vorbestimmtes, in seinem Wert zwischen den beiden Versorgungspotentialen liegendes Einstellpotential (Vaa, Vbb) angelegt wird.
einen ersten und einen zweiten Versorgungsanschluss (12, 14) zum Anlegen eines ersten bzw. eines zweiten Versorgungspotentials (V1, V2),
einen Ausgangsanschluss (16) zur Stromabgabe, der über einen ersten Strompfad (18) mit dem ersten Versorgungsanschluss (12) und über einen zweiten Strompfad (20) mit dem zweiten Versorgungsanschluss (14) verbunden ist,
wobei die Strompfade (18, 20) jeweils eine versorgungsseitige, durch ein Stromsteuersignal (S1, S2) aktivierbare Stromsteuereinrichtung (22, 24) sowie in Reihe dazu eine ausgangsseitige Stromeinstelleinrichtung (26, 28) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass den Strompfaden (18, 20) jeweils eine Potentialeinstelleinrichtung (40 1, 40 2) zugeordnet ist, mittels der bei inaktiver Stromsteuereinrichtung (22, 24) des Strompfads (18, 20) an einen zwischen der Stromsteuereinrichtung und der Stromeinstelleinrichtung liegenden Zwischen abschnitt (30, 32) des Strompfads ein vorbestimmtes, in seinem Wert zwischen den beiden Versorgungspotentialen liegendes Einstellpotential (Vaa, Vbb) angelegt wird.
2. Steuerbare Stromquelle nach Anspruch 1,
wobei die Stromsteuereinrichtung (22, 24) wenigstens einen FET aufweist, dessen
Kanal einen Abschnitt des Strompfads (18, 20) bildet.
3. Steuerbare Stromquelle nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Stromeinstelleinrichtung (26, 28) wenigstens einen FET aufweist, dessen
Kanal einen Abschnitt des Strompfads (18, 20) bildet.
4. Steuerbare Stromquelle nach Anspruch 1, 2 oder 3,
wobei die beiden Einstellpotentiale (Vaa, Vbb) voneinander verschieden sind.
5. Steuerbare Stromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei das Einstellpotential (Vaa) für den ersten Strompfad (18) näher an dem ersten
Versorgungspotential (V1) liegt als das Einstellpotential (Vbb) für den zweiten
Strompfad (20).
6. Steuerbare Stromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei das Einstellpotential (Vaa, Vbb) für einen der beiden Strompfade (18, 20) etwa
gleich demjenigen Potential ist, welches an dem Zwischenabschnitt (30, 32) dieses
Strompfads (18, 20) vorliegt, wenn die Stromsteuereinrichtung (22, 24) dieses
Strompfads (18, 20) aktiviert wird.
7. Steuerbare Stromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Potentialeinstelleinrichtung (40 1, 40 2) das Einstellpotential (Vaa, Vbb)
zwischen den Kanälen von zwei, einen Spannungsteiler bildenden FETs bereit
stellt.
8. Steuerbare Stromquelle nach Anspruch 7,
wobei die Gateanschlüsse der beiden Spannungsteiler-FETs mit von dem
Stromsteuersignal S1, S2 abgeleiteten Steuersignalen derart beaufschlagt werden,
dass bei inaktiver Stromsteuereinrichtung (22, 24) beide Spannungsteiler-FETs
leiten, wohingegen bei aktiver Stromsteuereinrichtung beide Spannungsteiler-FETs
sperren.
9. Steuerbare Spannungsquelle, umfassend eine steuerbare Stromquelle (10) nach
einem der Ansprüche 1 bis 8 und einen nachgeschalteten Integrator (60).
10. Steuerbare Oszillatoreinrichtung, umfassend eine steuerbare Spannungsquelle (10,
60) nach Anspruch 9 und einen nachgeschalteten VCO (62).
11. Phasenregelkreis (50), umfassend einen Phasendetektor (68), eine nach
geschaltete steuerbare Oszillatoreinrichtung (10, 60, 62) nach Anspruch 10 sowie
einen Rückkopplungspfad (64) von der Oszillatoreinrichtung (10) zum
Phasendetektor (68).
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|---|---|---|---|
| DE10032248A DE10032248B4 (de) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | Steuerbare Stromquelle |
| US09/897,341 US6856182B2 (en) | 2000-07-03 | 2001-07-02 | Charge pump |
Applications Claiming Priority (1)
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01146138A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-06-08 | Canon Inc | 光学的情報記録再生装置 |
| US5179297A (en) * | 1990-10-22 | 1993-01-12 | Gould Inc. | CMOS self-adjusting bias generator for high voltage drivers |
| EP1037366A2 (de) * | 1999-03-15 | 2000-09-20 | Nec Corporation | Ladungspumpenschaltkreis mit Schaltung zur Verringerung von Leckströmen |
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|---|---|---|---|---|
| US5363066A (en) * | 1993-06-16 | 1994-11-08 | At&T Global Information Solutions Company (Fka Ncr Corporation) | Fast CMOS charge pump circuit |
| US5801578A (en) * | 1996-12-16 | 1998-09-01 | Northern Telecom Limited | Charge pump circuit with source-sink current steering |
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| JP3515382B2 (ja) * | 1997-09-30 | 2004-04-05 | 株式会社東芝 | チャージポンプ |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01146138A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-06-08 | Canon Inc | 光学的情報記録再生装置 |
| US5179297A (en) * | 1990-10-22 | 1993-01-12 | Gould Inc. | CMOS self-adjusting bias generator for high voltage drivers |
| EP1037366A2 (de) * | 1999-03-15 | 2000-09-20 | Nec Corporation | Ladungspumpenschaltkreis mit Schaltung zur Verringerung von Leckströmen |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1432127A1 (de) * | 2002-12-20 | 2004-06-23 | Nokia Corporation | Funksendeempfänger |
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