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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung, insbesondere eine integrierte elektronische Vorrichtung, die mit mehreren Versorgungsspannungen versorgt wird, und eine Arbeitsstromerzeugungsstufe zum Versorgen der elektronischen Vorrichtung mit einem Arbeitsstrom.
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Integrierte elektronische Vorrichtungen haben häufig einen digitalen Kern mit niedriger Spannung (LV) und analoge Kerne mit mittlerer Spannung (MV) und hoher Spannung (HV). Ein spezifisches Problem dieser elektronischen Vorrichtungen besteht darin, dass die unterschiedlichen Versorgungsspannungen (d. h. LV, MV und HV) beim Einschalten der elektronischen Vorrichtung nicht gleichzeitig verfügbar sind. Ebenso kann während des Dauerbetriebs (stabile Phase) eine der mehreren benötigten Spannungsversorgungen nicht verfügbar sein. Ein Haupteffekt jeglicher fehlender bzw. unzureichender Versorgungsspannungspegel besteht darin, dass die hauptsächlich aus den MV- oder LV-Versorgungsspannungen erzeugten Arbeitsströme den unterschiedlichen Spannungsdomänen zugeführt werden und ebenfalls fehlen oder zu niedrig sind. Folglich können einige Knoten in der elektronischen Vorrichtung wie die Knoten in den Verstärkern bzw. EA-Kontaktstellen potentialfrei oder in einem undefinierten Zustand bleiben. Dies kann allgemein zu einem unerwünschten Verhalten des Schaltkreises wie zum Beispiel zu hohen Querströmen führen, wodurch die elektronische Vorrichtung sogar zerstört werden kann.
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Aus der
US 2006/0 066 387 A1 ist eine elektronische Vorrichtung bekannt, die ein Umschalten zwischen Arbeitsströmen unterschiedlicher Versorgungsspannungsdomains ermöglicht. Hierzu werden Arbeitsströme an einem hochohmigen Knoten aufeinander geführt, dessen Potenzial mittels eines Komparators verglichen wird. Dies hat jedoch zum Nachteil, dass entweder große Spannungsspitzen auftreten, oder große Kondensatoren erforderlich sind, um die Spannung am hochohmigen Knoten zu glätten.
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Aus der
US 2004/0 257 120 A1 ist ein selbstregelnder Komparator mit einer Hysteresesteuerung zur Überwachung einer Spannungsversorgung. Der hier offenbarte Komparator wird jedoch ebenfalls den Anforderungen der eingangsbeschriebenen Situation nicht gerecht.
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Ferner ist aus der
US 2006/0 087 780 A1 eine Schaltung bekannt, die beim Einschalten der Spannungsversorgung mehrerer Versorgungsspannungsdomains sicherstellt, dass die zulässigen Spannungen nicht überschritten werden. Auch diese Schaltung weist in einigen Aspekten ein unerwünschtes Verhalten auf.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung bereitzustellen, bei der möglichst keine Knoten potentialfrei oder in einem undefinierten Zustand sind.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.
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Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektronische Vorrichtung bereitgestellt, die so eingerichtet ist, dass sie mit mehreren Versorgungsspannungen versorgt werden kann. Die elektronische Vorrichtung umfasst eine Arbeitsstromerzeugungsstufe. Die Arbeitsstromerzeugungsstufe umfasst einen Roharbeitsstromgenerator zur Erzeugung eines Roharbeitsstroms während einer Einschaltphase, in der zumindest eine der mehreren Versorgungsspannungen ihren Sollversorgungsspannungspegel noch nicht erreicht hat. Es gibt ebenfalls eine Referenzstromstufe zur Erzeugung eines stabilen Referenzstroms mit einem Sollstromwert, der höher ist als der Endwert des Roharbeitsstroms. Des Weiteren gibt es eine Höchststromauswahlstufe, die so eingerichtet ist, dass sie den Arbeitsstrom fortlaufend auf einen Wert einstellt, der dem Höchstwert des Roharbeitsstroms und des Referenzstroms entspricht. Die Schaltung umfasst eine Arbeitsstromerzeugungsstufe mit zwei Stufen, einen Roharbeitsstromgenerator und eine Referenzstromstufe. Der Roharbeitsstromgenerator kann eine recht einfache Architektur haben und sollte so eingerichtet sein, dass er einen Arbeitsstrom bereitstellt, wenn zumindest eine der mehreren Spannungsversorgungen einen ausreichend hohen Spannungspegel hat. Sobald die anderen Versorgungsspannungspegel (z. B. LV oder MV) jedoch ihre Sollspannungspegel erreicht haben, oder wenn sie nahe genug an ihren Sollpegeln liegen, beginnt die Referenzstromstufe mit der Erzeugung eines Referenzstroms, der so ausgelegt ist, dass er einen höheren Sollwert als der Sollwert des durch den Roharbeitsstromgenerator erzeugten Stroms hat. Beide Stromerzeugungsstufen führen ihre Ströme der Höchststramauswahlstufe zu, die ununterbrochen den Höchstwert beider Ströme ausgibt. Das bedeutet, dass die Referenzstromstufe, wenn der Wert des durch die Referenzstromstufe erzeugten Stroms die durch den Roharbeitsstromgenerator erzeugte Strommenge übersteigt, die Versorgung der elektronischen Vorrichtung mit dem benötigten Arbeitsstrom übernimmt. Als Folge dessen haben die Bauelemente der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wie Verstärker, EA-Kontaktstellen usw. während des Einschaltens und ebenfalls während der stabilen Phase immer Arbeitsströme, selbst wenn Fehlerbedingungen auftreten. Auf diese Weise sind keine Knoten in einer elektronischen Vorrichtung potentialfrei oder befinden sich in einem undefinierten Zustand. Die elektronische Vorrichtung kann vorzugsweise eine integrierte elektronische Vorrichtung sein.
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Die Höchststromauswahlstufe ist auf folgende Weise implementiert. Es gibt einen Stromdifferenzknoten, der so eingerichtet ist, dass er einen Differenzstrom aus Roharbeitsstrom minus Referenzstrom bereitstellt, und einen Summierknoten zum Summieren des Differenzstroms und des Referenzstroms und zum Ausgeben eines Arbeitsstroms, der die Summe aus Differenzstrom und Referenzstrom ist. Des Weiteren gibt es einen zwischen den Differenzknoten und den Summierknoten gekoppeltes als Diode wirkendes Elemente (bspw. Stromspiegel) zur Versorgung des Summierknotens mit dem Differenzstrom. Dieses sollte so eingerichtet sein, dass der aus dem Stromspiegel an den Summierknoten ausgegebene Strom im Wesentlichen Null wird, wenn der Referenzstrom höher als der Roharbeitsstrom ist. Das bedeutet, dass der Differenzstrom dem Summierknoten lediglich dann zugeführt wird, wenn das Vorzeichen der Differenz aus Roharbeitsstrom minus Referenzstrom positiv ist. Wenn der Referenzstrom höher als der Roharbeitsstrom wird, würde die Differenz negativ, und der Differenzstrom müsste in eine entgegengesetzte Richtung fließen, Folglich besteht eine effektive Art zum Beenden des Flusses des Differenzstroms in eine Richtung darin, ein diodenähnliches Element in dem den Differenzknoten mit dem Summierknoten koppelnden Strompfad zu implementieren. In einer CMOS-Implementierung kann dies vorteilhafterweise durch einen als Diode gekoppelten MOS-Transistor implementiert werden, der Teil einer Stromspiegelkonfiguration sein kann. Der Ausgangspfad des den Arbeitsstrom bereitstellenden Stromspiegels kann mit dem Summierknoten gekoppelt sein. Der Ausgangspfad hört dann mit dem Versorgen bzw. Ableiten von Strom auf, wenn der Referenzstrom den Roharbeitsstrom übersteigt, d. h. wenn sich das Vorzeichen des Differenzstroms ändert. Herkömmliche Lösungen vergleichen zwei Ströme über hochohmige Knoten unter Verwendung von Komparatoren. Kondensatoren mit großen Kapazitätswerten müssen mit den hochohmigen Knoten gekoppelt sein, um Nebenspannungsspitzen zu vermeiden, wenn zwischen den verschiedenen Arbeitsströmen umgeschaltet wird. Ein Vorteil der Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Arbeitsstrom problemlos von dem Roharbeitsstrom zu dem Referenzstrom und umgekehrt wechseln kann, ohne dass große Kondensatoren benötigt werden. Dieser Aspekt der Erfindung stellt einen weniger komplexen und verbesserten Schaltmechanismus bereit, und es kann Chipfläche eingespart werden. in typisches Szenario, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, wird in Bezug auf 1 erläutert, die eine beispielhafte Einstellung von Versorgungsspannungen in einer elektronischen Vorrichtung darstellt. In einer typischen integrierten elektronischen Vorrichtung mit mehreren Versorgungsspannungen kann in der stabilen Phase der analogen Schaltkreise ein Konstantreferenzstromgenerator benötigt werden, um zum Beispiel den Arbeitsstrom für eine differenzielle Eingangsstufe eines Operationsverstärkers bereitzustellen. Dieser Referenzstromgenerator kann typischerweise auf einer Bandabstandsspannungsquelle basieren, die durch die LV- oder MV-Versorgung mit Spannung versorgt wird und einen Versorgungsspannungspegel von zum Beispiel zwischen 1,8 V und 5 V hat. Wenn die integrierte elektronische Vorrichtung mit mehreren Versorgungsspannungen jedoch eingeschaltet wird, kann in einem typischen Szenario während eines ersten Zeitintervalls lediglich die hohe Spannungsversorgung (HV-Versorgung) (z. B. zwischen 16 V und 40 V) verfügbar sein. Die MV- bzw. LV-Versorgung werden erst später verfügbar, z. B. nach einigen Millisekunden. Deshalb ist der durch den Referenzstromgenerator erzeugte Referenzstrom IR in einer elektronischen Vorrichtung, die nicht gemäß der vorliegenden Erfindung eingerichtet ist, während dieser ersten Phase nach dem Einschalten der Vorrichtung nicht verfügbar. Erst nach einigen Millisekunden (d. h. z. B. nach mehr als 10 ms) erreichen die LV- bzw. MV-(LV/MV-)Versorgung ihren Sollwert, wodurch IR erst 10 ms nach dem Einschalten der Vorrichtung verfügbar wird. Dies kann zu ernsthaften Fehlerbedingungen in der elektronischen Vorrichtung führen und die Vorrichtung sogar zerstören. Eine ähnliche Fehlerbedingung kann auftreten, wenn entweder die LV- oder die MV-Versorgung plötzlich auf Null abfällt, woraufhin der Referenzstrom IR ebenfalls abfallen würde, obwohl die HV-Spannungsversorgung noch immer vorhanden ist und umgekehrt. Diese Situation kann die elektronische Vorrichtung ebenfalls ernsthaft beschädigen. Zur Überwindung dieses Problems stellt die vorliegende Erfindung einen Arbeitsstromgenerator bereit, der zwei Stufen und einen automatischen Höchststrom-Auswahlmechanismus hat, der dazu dient, jede beliebige Schaltung in der elektronischen Vorrichtung automatisch mit dem Höchstwert entweder eines Stroms, der durch eine durch die HV-Versorgung mit Spannung versorgte Stromerzeugungsstufe erzeugt wird, oder eines Stroms, der durch eine Stromerzeugungsstufe erzeugt wird, die durch eine LV- oder MV-Versorgung mit Spannung versorgt wird, zu versorgen. Vorzugsweise wird der Roharbeitsstromgenerator durch eine Spannungsversorgung mit Spannung versorgt, die erst nach dem Einschalten der Vorrichtung vorhanden ist. Hierbei handelt es sich typischerweise um die HV-Versorgung von den mehreren Spannungsversorgungen.
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Die beiden Arbeitsstromerzeugungsstufen (d. h. die Stufe für den Roharbeitsstrom und die Stufe für den Referenzstrom) sind vorzugsweise auf unterschiedliche Arten implementiert, wobei der während des Dauerzustands zu verwendende Endreferenzstrom präziser erzeugt wird, während die Roharbeitsstromerzeugungsstufe durch die HV-Versorgung mit Spannung versorgt wird und eine wesentlich einfachere Architektur haben kann. Die Referenzstromerzeugungsstufe kann zum Beispiel auf einer Bandabstandsspannungsquelle basieren. Der Roharbeitsstromgenerator kann auf einem Spannungsabfall über einer Zener-Diode basieren.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die elektronische Vorrichtung ferner eine Fehlermodus-Spannungsversorgungsstufe zur Bereitstellung einer abgeleiteten Versorgungsspannung zur Versorgung der Höchststromauswahlstufe mit Spannung umfassen. Die Fehlermodus-Versorgungsspannungsstufe ist so eingerichtet, dass sie die abgeleitete Versorgungsspannung so lange erzeugt, wie zumindest eine der mehreren Versorgungsspannungen vorhanden ist. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird in der elektronischen Vorrichtung ein Schaltkreis bereitgestellt, der aus den mehreren Versorgungsspannungen eine Versorgungsspannung ableitet, die dann zur Versorgung der Höchststromauswahlstufe mit Spannung verwendet wird. Hierdurch wird dafür gesorgt, dass, unabhängig von der Art von verfügbaren Spannungsversorgungen (HV oder LV oder MV), für die kritischen Teile des Schaltkreises eine stabile abgeleitete Versorgungsspannung bereitgestellt wird.
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Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der unterstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
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1 veranschaulichende Beispiele für Signalverläufe mehrerer Versorgungsspannungen in einer integrierten elektronischen Vorrichtung mit mehreren Versorgungsspannungen,
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2 einen vereinfachten Schaltplan einer Schaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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3 einen vereinfachten Schaltplan einer Höchststromauswahlschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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4 einen vereinfachten Schaltplan einer Fehlermodus-Spannungsversorgungsstufe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
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5 Signalverläufe, die den Betrieb der in den 2 bis 4 gezeigten Schaltkreise veranschaulichen.
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2 zeigt einen vereinfachten Schaltplan einer Schaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schaltung kann in einer integrierten elektronischen Vorrichtung mit mehreren Versorgungsspannungsdomänen implementiert sein, d. h. in einer Schaltung, die mit mehreren verschiedenen Versorgungsspannungen versorgt wird. In der vorliegenden Erfindung werden drei verschiedene Versorgungsspannungen verwendet, die HV (z. B. zwischen 16 V und 40 V), MV (z. B. 5 V) und LV (z. B. 3 V) genannt werden. Die drei Versorgungsspannungen HV, MV und LV sind mit der Fehlermodus-Versorgungsspannungsstufe FMVS gekoppelt. Die Fehlermodus-Versorgungsspannungsstufe stellt eine abgeleitete Ausgangsspannung MASV bereit, die von den drei Versorgungsspannungen HV, MV und LV auf eine Weise abgeleitet wird, die nachfolgend ausführlicher erläutert wird.
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Die Arbeitsstromerzeugungsstufe BCGS umfasst eine Roharbeitsstromerzeugungsstufe und eine Höchststromauswahlstufe MCSS. Die Höchststromauswahlstufe MCSS empfängt die abgeleitete Versorgungsspannung MASV. Die Höchststromauswahlstufe MCSS empfängt ebenfalls einen Roharbeitsstrom IS, der durch die Roharbeitsstromerzeugungsstufe erzeugt wird. Die Höchststromauswahlstufe MCSS empfängt ebenfalls einen Referenzstrom IR, der durch eine Referenzstromerzeugungsstufe erzeugt werden kann und lediglich durch die Stromquelle (bzw. Stromsenke) CS21 dargestellt ist. Der Referenzstrom IR kann durch eine externe Stromquelle bereitgestellt werden (die dann kein Teil der elektronischen Vorrichtung wäre), oder die Stromquelle CS21 kann eine Bandabstandsspannungsquelle und andere Bauelemente umfassen, die zur Bereitstellung eines stabilen (d. h. im Grunde unabhängig von Spannungsversorgungsschwankungen und der Temperatur) und genau festgelegten, präzisen Referenzstroms IR benötigt werden. Die Höchststromauswahlstufe MCSS gibt den Arbeitsstrom IB aus, der auf Basis der beiden Ströme, dem Referenzstrom IR und dem Roharbeitsstrom IS erzeugt wird. Die Höchststromauswahlstufe MCSS sorgt dafür, dass der Arbeitsstrom IB einen Wert hat, der dem Höchstwert der Ströme IS und IR entspricht. Die spezifische Implementierung der Arbeitsstromerzeugungsstufe MCSS gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird nachfolgend in Bezug auf 3 erläutert.
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Die Roharbeitsstromerzeugungsstufe umfasst die Transistoren NM21, NM23, NM24, NM25 und NM26 sowie die Widerstände R21, R22 und die Zener-Diode D21. Die Roharbeitsstromerzeugungsstufe wird durch die HV-Versorgung mit Spannung versorgt. Die Gate-Spannung VZ für den NMOS-Transistor NM21 wird auf Basis des Spannungsabfalls über der Zener-Diode D21 erzeugt. Die Reihenschaltung aus D21 und Widerstand R21 ist zwischen HV und Masse gekoppelt. Wenn HV ansteigt und einen bestimmten, durch die Eigenschaften der Diode D21 und des Widerstands R21 festgelegten Spannungspegel überschreitet, wird an das Gate des Transistors NM21 ein im Wesentlichen konstanter Spannungspegel VZ angelegt. D21 dient als Überspannungsschutz. Der Transistor NM21 schaltet durch, und der Drain-Source-Strom von NM21 beginnt durch den Widerstand R22 und den Transistor NM23 zu fließen. NM23 hat eine als Diode gekoppelte Konfiguration und bildet gemeinsam mit dem Transistor NM24 einen Stromspiegel. In dem Kanal des Transistors NM24 wird ein Strom IS bereitgestellt und durch den Stromspiegel NM25, NM26 mit der Höchststromauswahlstufe MCSS gekoppelt. Wenn der Spannungspegel bei HV zum Beispiel (wie bereits unter Bezugnahme auf 1 oben erläutert) früher als die anderen Spannungspegel LV bzw. MV ansteigt, ist der Strom IS vorhanden, aber die Stufe MCSS wird möglicherweise noch nicht mit IR versorgt. Dieselbe Situation tritt ein, wenn LV oder MV (je nach dem, welche zur Versorgung der Stromquelle CS21 mit Spannung verwendet wird) plötzlich unter den zur Versorgung der Stromquelle CS21 mit Spannung benötigten Pegel fällt. MCSS gibt den Arbeitsstrom IB aus, der dazu verwendet wird, andere Teile der integrierten elektronischen Vorrichtung (nicht gezeigt) mit Strom zu versorgen, und IB ist immer der Höchstwert der Ströme IR und IS.
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3 zeigt einen vereinfachten Schaltplan einer Höchststromauswahlstufe MCSS gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in 3 gezeigte Höchststromauswahlstufe MCSS hat dieselbe Grundaufgabe der Bereitstellung eines Arbeitsstroms IB an ihrem Ausgangsknoten NOUT, der dem Höchstwert der Ströme IR und IS entspricht. Dies wird durch IB angegeben, welcher der Höchstwert von IR und IS ist (d. h. IB = MAX(IR, IS)). Die Ströme IS und IR werden durch zwei unabhängige Stromquellen CS31 und CS32 bereitgestellt. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Implementierung einer Stromquelle CS32, d. h. einer Roharbeitsstromerzeugungsstufe, ist in 2 gezeigt. Der Strom IS kann ebenfalls durch eine Stromspiegelkonfiguration einfach in den Transistor M1 gespiegelt werden, was bedeutet, dass CS32 ebenso einen einfachen Transistor einer Stromspiegelkonfiguration darstellen könnte. Dasselbe gilt für die Stromquelle CS31, die den Strom IR ableitet. Die Referenzstromerzeugungsstufe, die den Referenzstrom IR festlegt, kann auf einer Bandabstandsspannungsquelle basieren. Dem Fachmann sind viele verschiedene Architekturen von Bandabstandsarbeitsstromquellen bekannt. IS und IR werden durch die Stromspiegel M1, M2 bzw. M3, M4 in den Differenzknoten DN gespiegelt. Der Differenzknoten DN ist so eingerichtet, dass er den Differenzstrom ID = IS – IR der beiden Ströme IS, IR bildet. Von dem Knoten DN wird der Differenzstrom dann durch einen weiteren Stromspiegel M6, M7 in den Summierknoten SN gespiegelt. Des Weiteren wird der Referenzstrom IR dem Summierknoten SN zugeführt. Der Strom IR wird dem Summierknoten SN durch die Stromspiegel M3, M5 sowie M11, M10 und schließlich M9, M8 bereitgestellt. Der Summierknoten stellt dem als Diode gekoppelten Transistor M13 den Arbeitsstrom IB als Summe aus Differenzstrom ID und Referenzstrom IR bereit. Der Strom durch M13 beträgt IB = ID + IR. Wenn IS > IR ist, hat der Differenzstrom ID ein positives Vorzeichen, und der Differenzstrom ID fließt durch M6 in der angegebenen Richtung. Folglich ist IB = IS für IS > IR. Für IS < IR müsste der Strom ID jedoch in entgegengesetzter Richtung durch M6 fließen (entgegengesetzt der in 3 angegebenen Richtung, d. h. von dem Drain zu der Source des als Diode gekoppelten Transistors M6). Da M6 als Diode (oder ein diodenähnliches Element) arbeitet, kann der Differenzstrom ID nicht in die entgegengesetzte Richtung fließen und wird folglich Null. Als Folge dessen ist IB = IR für IR > IS. Entsprechend ist IB immer MAX (IR, IS), d. h. der Höchstwert des Roharbeitsstroms IS und des Referenzstroms IR. Der Sollwert von IR kann vorzugsweise so ausgelegt sein, dass er größer als der Sollwert von IS ist. Wenn beide Ströme IS, IR während einer stabilen Phase des Schaltkreises auf ihre Sollwerte einschwingen, ist IB gleich IR. Wenn IR jedoch plötzlich abfällt und IS noch immer vorhanden ist, nimmt IB den Wert von IS an.
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In einer vereinfachten Ausführung kann das Gate von M3 direkt mit dem Gate von M8 gekoppelt sein, und M5, M11, M10 und M9 können weggelassen werden. In der vereinfachten Konfiguration kann sich jedoch Rauschen einfacher von M3 zu MS koppeln, oder anders ausgedrückt, die zusätzlichen Stromspiegel M5, M11, M10, M9 stellen eine verbesserte Rauschunterdrückung bereit.
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Die in 3 gezeigte Höchststromauswahlstufe MCSS kann vorteilhafterweise durch eine Spannungsversorgung MASV mit Spannung versorgt werden, die durch eine wie in 4 gezeigte Fehlermodus-Spannungsversorgungsstufe FMVS erzeugt wird. 4 zeigt einen vereinfachten Schaltplan einer Fehlermodus-Spannungsversorgungsstufe FMVS gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der in 4 gezeigte Schaltkreis dient allgemein zur Bereitstellung einer stabilen Versorgungsspannung MASV, die immer vorhanden ist, so lange zumindest eine der mehreren Versorgungsspannungen HV, LV bzw. MV vorhanden ist. In dem Kontext dieser Ausführungsform wird erwartet, dass HV ansteigt und nach dem Einschalten der Vorrichtung früher einen ausreichenden (bzw. Soll-)Spannungspegel erreicht als LV und MV. Folglich wird eine Reihenschaltung aus einer Zener-Diode D0 und einem Widerstand R1 zur Steuerung der Gate-Spannung des MOS-Transistors NM41 verwendet. Der Drain-Source-Strom durch NM41 wird dann zum Bereitstellen und Etablieren der Versorgungsspannung MASV verwendet. Wenn HV jedoch plötzlich unter einen benötigten Mindestspannungspegel abfällt, wird die abgeleitete Versorgungsspannung MASV von den Spannungspegeln MV oder LV abgeleitet. Das Prinzip kann gleichermaßen auf zwei Versorgungsspannungen (d. h. lediglich HV und MV oder HV und LV) sowie auf drei (wie in 4 gezeigt) oder mehrere Versorgungsspannungspegel angewendet werden. Der FMVS-Schaltkreis stellt sicher, dass MASV immer einen ausreichenden Spannungspegel aufweist und niemals Null wird, so lange zumindest einer der verschiedenen Versorgungsspannungspegel HV, MV, LV ausreichend hoch ist, um Strom durch die entsprechenden Transistoren NM41 bis NM43 und den Widerstand R12 zu treiben. Die Dioden D1, D2 und D3 werden bereitgestellt, um zu verhindern, dass irgendein Strom zurück in die entsprechenden anderen Spannungsversorgungen (HV, MV, LV) mit niedrigerem Pegel fließt. Die Transistoren NM42 bzw. NM43 sind mit MV bzw. LV gekoppelt, da NM41 mit HV gekoppelt ist. Die durch NM41 bis NM43 erzeugten Ströme werden allgemein summiert, und der Spannungsabfall über dem Widerstand R12 kann zur Versorgung der in 3 gezeigten Höchststromauswahlstufe MCSS mit Spannung verwendet werden.
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Die Dimension des Transistors NM42 kann auf K-mal das Verhältnis zwischen Breite und Länge (W/L) von NM41 festgesetzt werden, um an dem Knoten MASV eine ausreichende Spannung zu erzeugen, wenn HV nicht verfügbar ist. Die unterschiedlichen Dimensionen berücksichtigen die Tatsache, dass HV > MV ist. Entsprechend kann dasselbe Prinzip (d. h. verschiedene Seitenverhältnisse der Transistoren) in Bezug auf LV, HV und LV, MV angewendet werden.
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5 zeigt Signalverläufe, die sich auf Signale der in den 2 bis 4 gezeigten Schaltkreise beziehen. Die Spannungsversorgung HV ist bei Zeitpunkt 0 sofort vorhanden. Lediglich als Beispiel wird die Spannung MV unter HV angezeigt (an Stelle von MV könnte ohne irgendeinen Unterschied in den nachfolgenden Erklärungen ebenso LV gezeigt werden). MV steigt ungefähr 5 ms später als HV an. IS ist gleichzeitig wie HV vorhanden, da IS, wie in 2 gezeigt, unter Verwendung von HV erzeugt wird. IR wird jedoch unter Verwendung von MV erzeugt (an Stelle von MV könnte auch LV verwendet werden) und wird deshalb verzögert, bis MV vorhanden ist. Folglich wird IR ebenfalls um ungefähr 5 ms verzögert. IS hat einen Sollwert von ungefähr 5 μA. IR hat einen Sollwert von ungefähr 10 μA. IR und IS werden dem in 3 gezeigten Höchststromauswahlschaltkreis MCSS zugeführt. Der Arbeitsstrom IB ist der Höchstwert von IS und IR. Innerhalb der ersten 5 ms ist IS höher als IR. Folglich nimmt IB den Wert von IS an. Nach 5 ms erreicht IR seinen Sollwert. Da der Wert von IR höher als der Wert von IS ist, stellt die in 3 gezeigte Höchststromauswahlstufe MCSS einen Ausgangsstrom IB bereit, der IR entspricht, d. h. zwischen 5 ms und 40 ms ist IB = 10 μA. Bei 40 ms fällt MV plötzlich auf Null Volt ab, und IR wird ebenfalls Null. Da HV noch immer vorhanden ist, fällt IB auf IS zurück, der 5 μA beträgt. Zwischen 70 ms und 90 ms ist HV nicht vorhanden, aber MV ist vorhanden. Entsprechend bleibt IB auf 10 μA, was IR zwischen 70 ms und 90 ms entspricht. 5 veranschaulicht, dass der Arbeitsstrom IB immer den Höchstwert von IS oder IR annimmt, wodurch erreicht wird, dass immer ein Arbeitsstrom mit zumindest einem der Größenordnung von IS entsprechenden Pegel vorhanden ist. Undefinierte Spannungspegel werden vermieden, und durch plötzliche Spannungsabfälle einer der Versorgungsspannungspegel verursachte Fehlerbedingungen werden verhindert.