DE19930394A1

DE19930394A1 - Geschaltete Abwärts- und Aufwärts-Kondensatorverstärkungsstufe mit optionalem gemeinschaftlichem Ruhezustand

Info

Publication number: DE19930394A1
Application number: DE19930394A
Authority: DE
Inventors: Jeff Kotowski; William J Mcintyre
Original assignee: National Semiconductor Corp
Current assignee: National Semiconductor Corp
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2000-01-05
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: JP2000060111A; TW461168B; DE19930394B4; US6198645B1

Abstract

Es werden eine Struktur und ein Verfahren für die Gleichspannungswandlung vorgesehen, die mit einer einzigen geschalteten Kondensatoranordnung die Abwärts- und Aufwärtswandlung ermöglichen. Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung umfaßt die geschaltete Kondensatoranordnung mehrere Verstärkungsblöcke, wobei die Verstärkungsblöcke identisch und übereinander gestapelt sind. Die Schalter und Kondensatoren werden so konfiguriert, daß verschiedene Kombinationen aus Reihen- und Parallelschaltungen der Kondensatoren möglich sind, so daß Abwärts- und Aufwärtswandlungen mit nur einer geschalteten Kondensatoranordnung realisiert werden können. Andere Ausführungsformen der Erfindung verwenden mehrere Verstärkungsblöcke, die so konfiguriert sind, daß der Kondensator in jedem Verstärkungsblock mit Masse verbunden werden kann. Demzufolge kann ein einzelner Ladezustand für einen Bereich gewünschter Verstärkungsfaktoren in Verbindung mit einem gemeinschaftlichen oder gemeinsamen Ruhezustand konfiguriert werden, d. h. eine Kondensatorkonfiguration, die unabhängig von dem gewünschten Verstärkungsfaktor immer gleich ist. Im Ladezustand werden ausgewählte Kondensatoren für die gewünschte Verstärkungseinstellung in Reihe geschaltet, während in dem gemeinschaftlichen Ruhezustand alle Kondensatoren vom Ausgang zum Eingang parallel geschaltet werden. Durch Verwendung des gemeinschaftlichen Ruhezustands wird immer die richtige Ladung bei der gewünschten Verstärkung übertragen, auch wenn nur ...

Description

Die Erfindung betrifft geschaltete Kondensatoranordnungen zur Verwendung in Gleich stromwandlern und spezieller derartige Anordnungen die so konfiguriert werden können, daß sie eine Abwärts- und eine Aufwärtswandlung vorsehen.

Wenn bei den elektronischen Schaltkreisen mehrere Geräte von einer einzigen Energieversor gung versorgt werden müssen, muß die Energieversorgung, die mit einer einzigen Span nungsquelle arbeitet, mehrere Versorgungspannungen an die verschiedenen Geräte liefern können. In anderen Anwendungen, bei denen ein elektronisches Gerät eine konstante Span nung benötigt, muß die Energieversorgung eine geregelte Versorgungsspannung aus einer variablen Spannungsquelle, z. B. einer Batterie, liefern. In beiden Fällen wird üblicherweise ein Gleichstromwandler verwendet, der mit einer geschalteten Kondensatoranordnung arbei tet, um die gewünschten Versorgungsspannungen vorzusehen. Eine geschaltete Kondensato ranordnung ist üblicherweise ein Schaltkreis aus Schaltern und Kondensatoren, die so konfi guriert werden können, daß sie mehrere Verstärkungsfaktoren vorsehen. Eine Steuereinheit zum Ein- und Ausschalten der Schalter ermöglicht es, die Kondensatoren zu konfigurieren und umzukofigurieren, so daß ausgewählte Kondensatoren geladen und entladen werden, um eine Eingangsspannung in eine gewünschte Ausgangsspannnung, mit dem gewünschten Ver stärkungsfaktor, umzuwandeln.

Eine übliche Art einer geschalteten Kondensatoranordnung ist ein Spannungteiler. Die Span nungsteilerschaltung arbeitet als ein Gleichstromwandler, um eine Ausgangsspannung zu er zeugen, die niedriger oder gleich der Wert der Eingangs- oder Hauptspannungsquelle ist. Üb liche Spannungsteileranordnungen verwenden N Kondensatoren zum Erzeugen unterschiedli cher abwärtsgewandelter oder Abwärts-Verstärkungen (Verstärkungsfaktoren ≦ 1), indem die Kondensatoren über eine Spannungsquelle in Reihe geschaltet werden, um die Kondensatoren zu laden, und indem die Kondensatoren dann parallel geschaltet werden, um die Kondensato ren in einen Lastkondensator zu entladen. Durch abwechselndes Laden und Entladen der Kondensatoren sind Verstärkungsfaktoren in den Verstärkungsbereich 1/N möglich, d. h. 1/2, 1/3, . . ., 1/N. Selbst wenn solche Schaltkreise einen hohen Wirkungsgrad haben, sind sie inso fern beschränkt, als die Ausgangsspannungen auf ganzzahlige Bruchteile der Eingangsspan nung begrenzt sind.

Um den Bereich der Verstärungsfaktoren zu vergrößern, offenbart das U.S.-Patent Nr. 4,451,743, mit dem Titel "DC to DC Voltage Converter" von Suzuki et al. eine Span nungsteilerschaltung, die N Kondensatoren und einen Hauptkondensator verwendet. Auf die ses Dokument wird in seiner Gesamtheit Bezug genommen. Bei Suzuki werden die N Kon densatoren während eines Ladezyklus, in dem alle Kondensatoren geladen Werden, parallel zueinander und Reihe zu dem Hauptkondensator geschaltet. Die N Kondensatoren werden dann während eines Entladezyklus, in dem die Kondensatoren entladen werden, in Reihe zu einander und parallel zu den Hauptkondensator geschaltet. Als ein Resultat wird ein Span nungsteiler erhalten, der Verstärkungsfaktoren in dem Verstärkungsbereich von N/(N+1) er möglich, d. h. 1/2, 2/3, 3/4, . . ., N/(N+1).

Eine andere Art einer geschalteten Kondensatoranordnung ist ein Spannungsmultiplizierer, der einen Ausgangsversorgungsspannung liefert, die größer als die Eingangsquellspannung ist. Aufwärtsgewandelte oder Aufwärts-Verstärkungsfaktoren (Verstärkung < 1) werden übli cherweise erreicht, indem N Kondensatoren während des Ladezyklus parallel zu einer Batte rie und während des Entladezyklus in Reihe über einen Lastkondensator konfiguriert werden. Ähnlich wie bei den oben erörterten Spannungsteiler sind solche Spannungsmultiplilzierer, die im Stand der Technik bekannt sind, auf Verstärkungsfaktoren im Verstärkungsbereich von N beschränkt, d. h. ganzzahlige Verstärktingen von 2, 3, . . ., N.

Suzuki et al. offenbaren auch einen Spannungsmultiplizierer, der nicht ganzzahlige Verstär kungsfaktoren vorsehen kann. Hierauf wird Bezug genommen. Der Spannungsmultiplizierer von Suzuki verwendet N Hilfskondensatoren und einen Hauptkondensator. Die N Hilfskon densatoren werden während des Ladezyklus in Reihe zueinander und parallel zu dem Haupt kondensator und zu einer Batterie konfiguriert, um die N Hilfskondensatoren und den einen Hauptkondensator zu laden. Während des Entladezyklus werden die N Hilfskondensatoren parallel zueinander und in Reihe zu den Hauptkondensator konfiguriert, um sie in einen Last kondensator zu entladen. Ein Resultat wird ein Spannnungsmultiplizierer erhalten, der Ver stärkungsfaktoren in dem Verstärkungsbereich von (N+1)/N realisiert, d. h., 2, 3/2, 4/3, . . . (N+1)/N.

Obwohl sie nicht ganzzahlige Spannungsdivisionen oder -multiplikationen durchführen kön nen, können die oben beschriebenen geschalteten Kondensatoranordnungen keine Abwärts- und Aufwärtswandlungen vorsehen, was wünschenswert wäre, um die Flexibilität und Lei stungsfähigkeit der Energieversorgung zu erhöhen. Es können z. B. verschiede Ausgangs spannungen oder ein breiterer Bereich von Betriebseingangsspannungen wünschenswert sein.

In solchen Fällen kann ein Nur-Abwärts-Wandler die notwendige Energie nicht liefern, wenn die Eingangsspannung niedriger als die gewünschte Ausgangsspannung ist, und die Wirk samkeit eines Nur-Aufwärts-Wandlers wird reduziert, wenn die Eingangsspannung größer als die gewünscht Ausgangsspannung ist.

Bei dem Patent von Suzuki, auf das Bezug genommen wird, wird eine eigene nicht ganzzahlige Spannungsteilerschaltung und eine eigene nicht-ganzzahlige Spannungsmultipli ziererschaltung in einem Gleichstromwandler verwendet, um sowohl Aufwärts- als auch Ab wärtswandlungen vorsehen zu können, wobei jede Schaltung unabhängig von der anderen arbeitet. Das Erfordernis getrennter Aufwärts- und Abwärtsanordnungen erhöht jedoch zwangsläufig die Größe des Gleichstromwandlers. Eine andere Art eines Abwärts- und Auf wärts-Wandlers ist in dem US-Patent Nr. 5,414,614 mit dem Titel "Dynamically Configurable Switsched Capacitor Power Supply and Method" von Fette et al. beschreiben, auf das in sei ner Gesamtheit Bezug genommen wird. Im Gegensatz zu Suzuki können die geschalteten Kondensatoranordnungen bei Fette entweder ganzzahlige Divisonen oder ganzzahlige Multi plikationen vorsehen, wobei alle Anordnungen gemeinsam für die nicht-ganzzahlige Abwärts- oder Aufwärts-Wandlung arbeiten. Ähnlich wie Suzuki erfordert Fette jedoch getrennte ge schaltete Kondenstoranordnungen, um einen solchen Wandler zu realisieren.

Es wird daher eine geschaltete Kondensatoranordnung benötigt, die für die Abwärts- und die Aufwärts-Wandlung konfiguriert werden kann, um einen kleineren und weniger komplexen Spannungswandler zu erhalten.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Struktur und ein Verfahren zum Wandeln von Gleich spannungen vor, das mit einer einzigen geschalteten Kondensatoranordnung sowohl Abwärts- als auch Aufwärts-Wandlungen ermöglicht. Schalter und Kondensatoren sind so miteinander verbunden, daß verschiedene Kombinationen der Kondensatoren konfiguriert werden können, um in einer einzigen geschalteten Kondensatoranordnung Abwärts- und Aufwärtswandlungen zu ermöglichen. Die geschaltete Kondensatoranordnung besteht aus mehreren Verstärkungs blöcken, wobei jeder Verstärkungsblock einen Kondensator und mehrere Schalter aufweist. Bei einigen Ausführungsformen sind alle Verstärkungsblöcke gleich, so daß eine beliebige Anzahl Blöcke "gestapelt" oder miteinander verbunden werden kann, um eine modulare ge schaltete Kondensatoranordnung für einen größeren Bereich von Verstärkungsfaktoren zu bilden. Bei anderen Ausführungsformen sind nur die mittleren Verstärkungsblöcke gleich, wodurch die Modularität geringer wird. Bei diesen Ausführungsformen ist jedoch auch die Anzahl der Schalter geringer, wodurch sich die Größe und die Kosten der Anordnung reduzie ren.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sehen eine einzige geschaltete Kondensatoranord nung für die Abwärts- und die Aufwärtswandlung vor, die auch für einen gemeinsam genutz ten oder gemeinschaftlichen Ruhezustand konfiguriert werden kann. Ein gemeinschaftlicher- Ruhezustand ermöglicht es, die Verstärkungseinstellung direkt zwischen zwei Verstarkungs bereichen umzuschalten, weil beide Verstärkungsbereiche einen gemeinsamen Zustand teilen, unabhängig davon, in welchem Bereich die Verstärkung liegt. Als eine Folge wird die richtige Ladung immer mit der gewünschten Verstärkung übertragen. Ohne den gemeinschaftlichen Ruhezustand müßte die geschaltete Kondensatoranordnung zunächst auf eine Verstärkung schalten, die für beide Verstärkungsbereiche gilt, um dann auf die gewünschte Verstärkung in dem neuen Bereich zu schalten. Mit einem gemeinschaftlichen Ruhezustand kann daher die Effektivität der Wandlung der Anordnung verbessert werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In den Figuren zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm einer geschalteten Anordnung aus N Kondensatoren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm der Anordnung der Fig. 1 für N = 3;

Fig. 2A und 2B Konfigurationen der Anordnung der Fig. 2 zum Erhalten eines Verstärkungsfaktors von 3/2;

Fig. 2C und 2D Konfigurationen der Anordnung der Fig. 2 zum Erhalten des Verstärkungsfaktors von 2/3;

Fig. 3 ein Diagramm einer geschalteten Anordnung aus N Kondensatoren mit einem ge meinschaftlichen Ruhezustand gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 4A bis 4D Kondensatorkonfigurationen zum Schalten von einem Verstärkungsfaktor 4/3 auf einen Verstärkungsfaktor 3/4;

Fig. 5 ein Diagramm der Anordnung der Fig. 3 für N = 3;

Fig. 5A bis 5D Kondensatorkonfigurationen zum Schalten von einem Verstärkungsfaktor 4/3 auf einen Verstärkungsfaktor 3/4 mit der Anordnung der Fig. 5;

Fig. 6A bis 6E Kondensatorkonfigurationen für die Einstellung von Verstärkungsfaktoren 2/3, 3/2, 1/2, 2 bzw. 1; und

Fig. 7 ein Diagramm einer geschalteten Anordnung aus N Kondensatoren gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Man beachte, daß in den verschiedenen Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche oder ähnliche Elemente zu bezeichnen.

Die Erfindung sieht eine Struktur und ein Verfahren vor, die sowohl eine Abwärts- als auch eine Abwärts-Spannungswandlung mit einer einzigen geschalteten Kondensatoranordnung ermöglichen. Kondensatoren und Schalter werden so konfiguriert, daß die gewünschten Kon densatoren in Reihe oder parallel zu einer Eingangsspannungsquelle oder dem Ausgang ge schaltet werden können. Bei anderen Ausführungsformen umfaßt die geschaltete Kondensato ranordnung einen gemeinschaftlichen Ruhezustand, d. h. die Kondensatoren teilen einen ge meinsamen Konfigurationszustand für sowohl die Abwärts- als auch die Aufwärts-Wandlung. Als ein Resultat liefert die Umkonfiguration der Kondensatoren für verschiedene Verstär kungsfaktoren immer die richtige Größe der Ladungsübertragung bei dem gewünschten Ver stärkungsfaktor. Ferner erlaubt es der modulare Aspekt der Anordnung, zusätzliche Konden satoren und Schalter auf einfache Weise hinzuzufügen, um den Bereich der möglichen Ver stärkungen zu vergrößern.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer geschalteten Kondensatoranordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung 10 besteht aus N Verstärkungsblöcken 15, wobei jeder Verstärkungsblock 15 einen Kondensator und fünf Schalter umfaßt. Die Anordnung 10 umfaßt somit insgesamt N Kondensatoren C₁, C₂, . . ., C_N und N Gruppen aus fünf Schaltern SW₁, SW₂, . . ., SW₅. Die folgenden Ausführungsformen werden mit N Kondensatoren be schrieben, die jeweils die gleiche oder ungefähr die gleiche (d. h. innerhalb einer Größenord nung) Kapazität haben. Die Kapazitäten müssen jedoch nicht gleich sein. Jeder Verstär kungsblock 15 umfaßt einen Kondensator C mit einer Platte, die über einen ersten Schalter SW₁ mit einer Eingangsspannung V_i und über einen zweiten Schalter SW₂ mit einer Aus gangsspannung V_o verbunden ist, und mit einer weiteren Platte, die über einen dritten Schalter SW₃ mit V_i und über einen vierten Schalter SW₄ mit V_o und über einen fünften Schalter SW₅ mit dem nächsten Verstärkungsblock verbunden ist. Der fünfte Schalter des letzten Verstär kungsblocks ist mit Masse verbunden.

Man sollte beachten, daß jeder Verstarkungsblock 15 identisch zu jedem anderen Verstär kungsblock ist, so daß die Anordnung 10 modular ist und einen gemeinsamen Eingang V_i und einen gemeinsamen Ausgang V_o aufweist. Durch diese Modularität kann eine geschaltete Kondensatoranordnung beliebiger Größe einfach durch Verbinden so vieler Verstärkungs blöcke wie erwünscht hergestellt werden. Die Konfiguration der Schalter und Kondensatoren der Anordnung 10 erlaubt sowohl eine Abwärts- als auch eine Aufwärts-Wandlung der Ein gangsspannung V_i, weil die Kondensatoren sowohl in Reihe als auch parallel verbunden wer den können. Durch selektives Öffnen und Schließen der Schalter zum Herstellen wechselnder serieller und paralleler Konfigurationen, kann die geschaltete Kondensatoranordnung 10 Ver stärkungsfaktoren innerhalb der Verstärkungsbereiche von N/(N+1), 1 und (N+1)/N vorse hen. Mit einer Kondensatoranordnung aus N = 3 Kondensatoren sind die möglichen Verstär kungsfaktoren beispielsweise in Tabelle 1 unten angegeben:

Tabelle 1

Fig. 2 zeigt eine Kondensatoranordnung 20 mit drei Kondensatoren, die der Anordnung 10 der Fig. 1 für N = 3 entspricht. Die Anordnung 20 umfaßt drei Kondensatoren C₁, C₂ und C₃ und fünfzehn Schalter SW₁ bis SW₁₅, die drei Verstärkungsblöcke bilden. Für Verstärkungs faktoren im Verstärkungsbereich von N/(N+1) (d. h. 1/2, 2/3 und 3/4) werden K Kondensato ren (K = 1 bis N) während einer ersten Phase von V_i nach V_o parallel geschaltet und dann während einer zweiten Phase von V_o zu Masse in Reihe geschaltet, oder alternativ werden K Kondensatoren während einer ersten Phase von V_i zu Masse in Reihe geschaltet und während einer zweiten Phase von V_i zu V_o parallel geschaltet. Für einen Verstärkungsfaktor 1 werden K Kondensatoren in einer ersten Phase von V_i zu V_o parallel geschaltet und in einer zweiten Phase von V_o zu V_i parallel geschaltet. Für Verstärkungsfaktoren im Verstärkungsbereich von (N+1)/N (d. h. 2, 3/2 und 4/3) werden K Kondensatoren während einer ersten Phase von V_i zu Masse in Reihe geschaltet und während einer zweiten Phase von V_o zu V_i parallel ge schaltet.

Um einen Verstärkungsfaktor 3/2 (in dem Verstärkungsbereich (N+1)/N) zu erhalten, wer den z. B. zunächst die Schalter SW₆, SW₁₀ und SW₁₅ geschlossen, was zu der Reihenschaltung in Fig. 2A führt. Während der ersten Phase werden die Kondensatoren C₂ und C₃ von der Eingangsspannung V_i geladen, so daß die Spannungen, V_c2 und V_c3, über jedem Kondensator C₂ bzw. C₃ gleich 1/2 * V_i sind, d. h.

V_c2=V_c3 = 1/2 * V_i

Während der nächsten Phase werden die Schalter SW₇, SW₈, SW₁₂ und SW₁₃ geschlossen, wodurch die Kondensatoren C₂ und C₃ parallel geschaltet werden und den Schaltkreis in Fig. 2B bilden. Der entsprechende Spannungsausdruck ist gegeben durch

V_o - V_i = V_c2 = V_c3 (2)

Die Kombination der Gleichungen (1) und (2) führt zu

V_o = V_i + 1/2 * V_i = 3/2 * V_i

Dadurch wird der Verstärkungsfaktor von 3/2 erreicht.

Um den inversen Verstärkungsfaktor zu erhalten, d. h. 2/3 (im Verstärkungsbereich N/(N+1)), werden dieselben Kondensatoren C₂ und C₃ zunächst parallel geladen, indem die Schalter SW₆, SW₉, SW₁₁ und SW₁₄ geschlossen werden, um den in Fig. 2 gezeigten Schalt kreis zu bilden. Die Spannung über den Kondensatoren C₂ und C₃ ist gegeben durch

V_c2 = V_c3 = V_i - V_o (3)

Dann werden die Kondensatoren C₂ und C₃ entladen, indem die Schalter SW₇, SW₁₀ und SW₁₅ geschlossen werden, um die in Fig. 2D gezeigte Reihenschaltung zu bilden. Die Span nung über den Kondensatoren C₂ und C₃ ist somit

V_c2 = V_c3 = 1/2 * V_o (4)

Die Kombination der Gleichungen (3) und (4) ergibt

V_i - V_o = 1/2 * V_o → V_o = 2/3 * V_i

Dadurch erhält man einen Verstärkungsfaktor von 2/3. Durch Öfen und Schließen ausge wählter Schalter ist es mit der Anordnung aus den drei Kondensatoren der Fig. 2 auch mög lich, andere Verstärkungsfaktoren von 1/2, 3/4, 1, 4/3 und 2 zu erhalten. Die Anordnung 20 aus den drei Kondensatoren der Fig. 2 und im allgemeinen die Anordnung 10 aus N Konden satoren der Fig. 1 können somit für die Abwärts- und die Aufwärts-Wandlung konfiguriert werden.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die geschaltete Kondensator anordnung 30, die im folgenden beschrieben ist, so konfiguriert werden kann, daß sie einen gemeinsam genutzten oder gemeinschaftlichen Ruhezustand aufweist, wodurch ihr Wir kungsgrad verbessert und Welligkeit reduziert wird. Bei geschalteten Kondensatoranordnun gen werden die Kondensatoren während einer ersten Phase gemeinsam auf eine gewünschte Verstärkungseinstellung konfiguriert und während einer zweiten Phase in einen Entladezu stand zurückgeführt. Die Entladezustände unterscheiden sich für die Abwärts- und die Auf wärts-Wandlungen. Demzufolge kann die Ladung bei einem unerwünschten Verstärkungs faktor übertragen werden, wenn der Übergang zwischen Abwärts- und Aufwärts- oder Auf wärts- und Abwärts-Wandlung, d. h. zwischen Verstärkungsfaktoren in verschiedenen Ver stärkungsbereichen, erfolgt. Ein gemeinsam genutzter Ruhezustand erlaubt eine gemeinsame Konfiguration der Kondensatoren derart, daß die Ladung immer bei dem gewünschten Ver stärkungsfaktoren übertragen wird.

Ein Nachteil des Fehlens eines gemeinsam genutzten Ruhezustands kann anhand des Bei spiels der geschalteten Anordnung 20 mit den drei Kondensatoren in Fig. 2 dargestellt wird den. Die Fig. 4A bis 4D zeigen Kondensatorkonfigurationen zum Verändern des Verstär kungsfaktors von 4/3 (Verstärkungsbereich (N+1)/N) auf 3/4 (Verstärkungsbereich N/(N+1)). Die Fig. 4A und 4B zeigen die Kondensatorkonfigurationen zum Erhalten eines Verstärkungsfaktors von 4/3. Während einer ersten Phase, die in Fig. 4A gezeigt ist, ist die Spannung über jedem der drei Kondensatoren gegeben durch

V_c1 = V_c2 = V_c3 = 1/3 * V_i (5)

Während der nächsten Phase, ein Entladezustand, der in Fig. 4B gezeigt ist, ergibt sich der Spannungsausdruck zu

V_o - V_i = V_c1 = V_c2 = V_c3 (6)

Die Kombination der Gleichungen (5) und (6) führt zu

V_o = V_i + 1/3 * V_i = 4/3 * V_i

für einen Verstärkungsfaktor von 4/3.

Zum Umschalten von dem Verstärkungsfaktor 4/3 in Fig. 4B auf einen Verstärkungsfaktor 3/4, können die Kondensatoren gemäß den Fig. 4C oder 4D konfiguriert werden. In beiden Konfigurationen beträgt die Ladung jedes Kondensators C₁, C₂ und C₃ (vor der Änderung der Verstärkungsfaktoren) ungefähr 1/3 * V₁, wie durch die Gleichung (5) angegeben. Wenn die Anordnung gemäß Fig. 4C konfiguriert wird, wird die Spannung über jedem Kondensator zu

V_c1 = V_c2 = V_c3 = 1/3 * V_o (7)

Die Kombination der Gleichungen (7) und (5) zeigt, daß V_o ungefähr gleich V_i ist, um einen Verstärkungsfaktor von ungefähr eins vorzusehen, der höher ist als der gewünschte Verstär kungsfaktor von 3/4. Als ein Resultat wird das Ausgangssignal höher als erwünscht, und der Wirkungsgrad nimmt ab.

Wenn die Anordnung gemäß Fig. 4D konfiguriert ist, ergibt sich der Spannungsausdruck zu

V_i - V_o = V_c1 = V_c2 = V_c3 (8).

Dann ergibt sich aus der Kombination der Gleichungen (8) und (5)

V_i - V_o = 1/3 * V_i → V_o = 2/3 * V_i

für eine Verstärkung von 2/3, die in diesem Fall niedriger als die gewünschte Verstärkung von 3/4 ist. Das tatsächliche Ausgangssignal ist somit niedriger als das gewünschte Ausgangs signal, und der Wirkungsgrad ist wiederum geringer.

Um eine Ladungsübertragung bei den gewünschten Verstärkungsfaktoren sicherzustellen, wenn zwischen Verstärkungen in unterschiedlichen Verstärkungsbereichen umgeschaltet wird, und um dadurch einen gewünschten Verstärkungsfaktor sicherzustellen, sollte die Kon densatorspannung unverändert bleiben, wenn zwischen zwei Verstärkungsbereichen umge schaltet wird. Dies kann erreicht werden, wenn die Kondensatoranordnung zunächst für einen Verstärkungsfaktor konfiguriert ist, der beiden Verstärkungsbereichen gemeinsam ist, bevor die Anordnung auf den gewünschten Verstärkungsfaktor konfiguriert wird, d. h. die Konden satoren werden auf eine andere Zwischenspannung geladen, bevor die Ladungsübertragung bei dem gewünschten Verstärkungsfaktor erfolgt.

Bei der Anordnung 20 der Fig. 2 z. B. ist der Verstärkungsfaktor 1 beiden Verstärkungsberei chen N/(N+1) und (N+1)/N gemeinsam. Für Verstärkungsfaktoren von N/(N+1) und 1 liegt die gemeinsame Phase vor, wenn K Kondensatoren von V_i nach V_o parallel geschaltet sind, und für Verstärkungsfaktoren von (N+1)/N und 1 liegt die gemeinsame Phase vor, wenn K Kondensatoren von V_o zu V_i parallel geschaltet sind. Durch Laden der Kondensato ren zunächst für einen Verstärkungsfaktor 1, bevor auf den gewünschten Verstärkungsfaktor in einem anderen Verstärkungsbereich umgeschaltet wird, d. h. zwischen N/(N+1) und (N+1)/N, wird daher die Ladung bei dem gewünschten Verstärkungsfaktor übertragen. Durch Laden der Kondensatoren auf eine andere Spannung sinkt jedoch der Wirkungsgrad, weil mehr Umkonfigurationen notwendig sind, um eine gewünschte Verstärkung zu erhalten.

Die geschaltete Kondensatoranordnung 30 der Fig. 3 besteht aus N Verstärkungsblöcken 35, wobei jeder Verstärkungsblock 35 einen Kondensator und sieben Schalter aufweist. Diese Anordnung 30 verwendet somit insgesamt N Kondensatoren C₁, C₂, . . ., C_N und N Gruppen aus 7 Schaltern SW₁, SW₂, . . ., SW₇, wobei jeder der N Kondensatoren die gleiche Kapazität hat, obwohl dies wiederum nicht notwendig ist. Jeder Verstärkungsblock 35 umfaßt einen Kondensator C mit einer Platte, die über einen ersten Schalter SW₁ mit einer Eingangsspan nung V_i verbunden ist, über einen zweiten Schalter SW₂ mit einem vorhergehenden Verstär kungsblock, über einen dritten Schalter SW₃ mit Masse und über einen vierten Schalter SW₄ mit einem Ausgang V_o verbunden ist, und dessen andere Platte über einen fünften Schalter SW₅ mit V_i verbunden ist, über einen sechsten Schalter SW₆ mit Masse und über einen sieb ten Schalter SW₇ mit V_o verbunden ist.

Man sollte beachten, daß wie bei dem Verstärkungsblock 15 der Anordnung 10 jeder Verstär kungsblock 35 zu jedem anderen Verstärkungsblock identisch ist, so daß die Anordnung 30 modular mit einem gemeinsamen Eingang V_i und einem gemeinsamen Ausgang V_o aufgebaut ist. Ähnlich kann eine geschaltete Kondensatoranordnung beliebiger Größe leicht hergestellt werden, indem so viele Verstärkungsblöcke wie erwünscht angeschlossen werden. Die Konfi guration der Schalter und Kondensatoren der Anordnung 30 erlaubt es zusätzlich zu der Ab wärts- und Aufwärtswandlung einen gemeinsamen Ruhezustand zwischen den Verstärkungs bereichen einzurichten. Die geschaltete Kondensatoranordnung 30 kann Verstärkungsfaktoren in den Verstärkungsbereichen von 1/(N+1), 1/N, N/(N+1), 1, (N+1)/N, N und (N+1) vor sehen. Bei einer Anordnung mit N = 3 Kondensatoren sind die möglichen Verstärkungsfakto ren z. B. in der Tabelle 2 unten angegeben.

Tabelle 2

Eine Anordnung 50 mit drei Kondensatoren ist in Fig. 5 gezeigt. Die Anordnung 50 umfaßt drei Kondensatoren C₁, C₂ und C₃ und 21 Schalter SW₁ bis SW₂₁, die drei Verstärkungsblöc ke gemäß der Anordnung 30 der Fig. 3 bilden. Zusätzlich zu den Verstärkungsbereichen und Konfigurationen der Anordnungen 10 und 20 können die Anordnungen 30 und 50 auch für Verstärkungsfaktoren in Verstärkungsbereichen von 1/(N+1), 1/N, N und (N+1) konfiguriert werden.

Für Verstärkungsfaktoren in dem Verstärkungsbereich 1/(N+1) (d. h. 1/2, 1/3 und 1/4) wer den während einer ersten Phase K Kondensatoren (K = 1 bis 3) von V_o gegen Masse parallel geschaltet, und während einer zweiten Phase werden sie von V_i nach V_o in Reihe geschaltet. Für Verstärkungsfaktoren im Verstärkungsbereich 1/N (d. h. 1, 1/2 und 1/3) werden während einer ersten Phase K Kondensatoren von V_i nach Masse parallel geschaltet, und während einer zweiten Phase werden sie von V_o nach Masse in Reihe geschaltet. Man sollte beachten, daß die Konfiguration für die Verstärkungsfaktoren in dem Bereich 1/N auch dazu verwendet werden kann, die Verstärkungsfaktoren in dem Bereich 1/(N+1) anzunähern, insbesondere wenn K größer wird. Für Verstärkungsfaktoren in dem Verstärkungsbereich N (d. h. 1, 2 und 3) werden während einer ersten Phase K Kondensatoren von V_i gegen Masse parallel ge schaltet, und während einer zweiten Phase werden sie von V_o gegen Masse in Reihe geschal tet. Schließlich werden für Verstärkungsfaktoren im Verstärkungsbereich (N + 1) (d. h. 2, 3 und) während einer ersten Phase K Kondensatoren von V_i nach Masse parallel geschaltet, und während einer zweiten Phase werden sie von V_o nach V_i in Reihe geschaltet.

Zusätzlich zu mehr Verstärkungsbereichen kann die geschaltete Kondensatoranordnung 30 der Fig. 3 auch so konfiguriert werden, daß sie einen gemeinschaftlichen Ruhezustand zwi schen den Verstärkungsbereichen N/(N+1), 1 und (N+1)/N aufweist. Der gemeinschaftliche oder gemeinsam genutzte Ruhezustand für diese Verstärkungsbereiche wird erhalten, indem alle N Kondensatoren von V_o nach V_i parallel geschaltet werden. Die Anordnung 30 ermög licht somit, einen gewünschten Verstärkungsfaktor zwischen den Bereichen N/(N+1), 1 und (N+1)/N zu verändern, ohne Ladung bei Verstärkungsfaktoren zu übertragen, die höher oder niedriger als gewünscht sind, und ohne zusätzliche Umkonfigurationen der Kondensatoren notwendig zu machen.

Die Fig. 5A bis 5D zeigen Kondensatorkonfigurationen zum Verändern des Verstärkungs faktors von 4/3 auf 3/4 mit Hilfe eines gemeinschaftlichen Ruhezustands in der Anordnung 50 der Fig. 5. Die erste und die zweite Phase für den Verstärkungsfaktor 4/3, die in den Fig. 5A bzw. 5B gezeigt sind, stimmen mit denen der Fig. 4A und 4B überein. Der Ladezustand der Fig. 5A wird erhalten, indem die Schalter SW₁, SW₉, SW₁₆ und SW₂₀ geschlossen werden, während der Entladezustand der Fig. 5B, wenn die Ladung übertragen ist, erhalten wird, in dem die Schalter SW₄, SW₅, SW₁₁, SW₁₂, SW₁₈ und SW₁₉ geschlossen werden.

Der Ladezustand für den Übergang auf eine Verstärkung von 3/4 ist jedoch aufgrund eines gemeinschaftlichen Ruhezustands anders als der in Fig. 4D gezeigte Zustand. Der Ladezu stand für die Verstärkung 3/4 gemäß Fig. 5C wird also erhalten, indem die Schalter SW₃, SW₉, SW₁₆ und SW₂₁ geschlossen werden. Der resultierende Spannungsausdruck ist gegeben durch

V_c1 = V_c2 = V_c3 = -1/3 * V_o (9)

Die geschaltete Kondensatoranordnung kehrt dann in den gemeinschaftlichen Ruhezustand zurück, der in Fig. 5D gezeigt ist, indem die Schalter SW₄, SW₅, SW₁₁, SW₁₂, SW₁₈ und SW₁₉ erneut geschlossen werden. Da dieser Zustand gleich ist wie die Konfiguration der Fig. 5B und somit der Fig. 4B, ist auch der Spannungsausdruck der gleiche, wie im folgenden wieder gegeben ist:

V_o - V_i = V_c1 = V_c2 = V_c3 (6)

Das Kombinieren der Gleichungen (9) und (6) führt zu

V_o - V_i = -1/3 * V_o → V_o = 3/4 * V_i

wodurch der gewünschte Verstärkungsfaktor von 3/4 erreicht wird.

Da die in den Fig. 5B und 5D gezeigten Zustände unabhängig vom Verstärkungsfaktor gleich sind, wird immer die richtige Ladung bei der gewünschten Verstärkung übertragen. Bei die sem gemeinschaftlichen Ruhezustand sind alle Kondensatoren von V_i nach V_o parallel ge schaltet, und wenn ein anderer Verstärkungsfaktor gewünscht wird, werden die Kondensato ren in dem gemeinschaftlichen Ruhezustand auf die richtige Reihenschaltung für den Ladezu stand umkonfiguriert. Zusätzlich zu den oben erörterten Verstärkungsfaktoren von 3/4 und 4/3 können mit der Anordnung 50 der Fig. 5 auch Verstärkungsfaktoren von 2/3, 3/2, 1/2, 2 und 1 mit dem gemeinschaftlichen Ruhezustand erreicht werden, wobei die entsprechenden Kon densatorkonfigurationen jeweils in den Fig. 6A bis 6E gezeigt sind. Tabelle 3 gibt die jeweili gen Schalter an, die zum Erhalten der gewünschten Verstärkung geschlossen werden müssen.

Tabelle 3

In allgemeiner Form wird somit für die Anordnung 30 der Fig. 3 mit den N Kondensatoren ein gemeinschaftlicher Ruhezustand erhalten, wenn alle N Kondensatoren vom Ausgang zum Eingang parallel geschaltet sind, unabhängig von dem gewünschten Verstärkungsfaktor. Schaltsteuerkreise, die im Stand der Technik bekannt sind, senden die geeigneten Signale zum Öffnen und Schließen der Schalter. Wenn ein zweiphasiges, nicht überlappendes Taktsignal verwendet wird, um die Steuerkreise zu takten, wechselt die geschaltete Kondensatoranord nung zwischen diesem gemeinschaftlichen Ruhezustand und einem Ladezustand. Der Lade zustand wird erhalten, wenn die gewünschten Kondensatoren in Reihe geschaltet sind, um die gewünschte Verstärkungseinstellung zu erhalten. Die Ladungsübertragung zum Ausgang er folgt für Verstärkungseinstellungen von weniger oder gleich eins (≦ 1) während des Ladezu stands und des gemeinschaftlichen Ruhezustands, und für Verstärkungseinstellungen, die größer als eins (< 1) sind, erfolgt die Ladungsübertragung, wenn die Kondensatoren in den gemeinschaftlichen Ruhezustand zurückgebracht werden. Die geschaltete Kondensatoranord nung 30 der Fig. 3 mit dem gemeinschaftlichen Ruhezustand und den modularen Blöcken sieht somit einen einfachen Schaltkreis für sowohl die Abwärts- als auch die Aufwärtswand lung mit erhöhtem Wirkungsgrad vor, ohne daß Ladungsübertragungen bei unerwünschten Verstärkungsfaktoren auftreten.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 7 gezeigt, wobei die Anzahl der Schalter in einer geschalteten Kondensatoranordnung mit einem gemeinschaftlichen Ruhezu stand minimiert ist. Eine geschaltete Anordnung 70 mit N Kondensatoren umfaßt einen ersten Verstärkungsblock 71, N-2 mittlere Verstärkungsblöcke 72 und einen Endverstärkungsblock 73. Der erste Verstärkungsblock 71 weist einen Kondensator und vier Schalter auf die mittle ren Verstärkungsblöcke 72 weisen jeweils einen Kondensator und fünf Schalter auf, und der Endverstärkungsblock 73 weist einen Kondensator und sechs Schalter auf. Wenn die Anzahl der Verstärkungsblöcke zunimmt, wird somit Anzahl der Schalter im Vergleich zu der ge schalteten Kondensatoranordnung 30 der Fig. 3, die sieben Schalter pro Verstärkungsblock umfaßt, weiter verringert. Mit weniger Schaltern kann die Kondensatoranordnung 70 jedoch nicht so viele Verstärkungsfaktoren wie die Anordnung 30 der Fig. 3 konfigurieren. Während die Anordnung 30 Verstärkungsfaktoren in den Bereichen 1/(N+1), 1/N, N/(N+1), 1, (N+1)/N, N und N+1 konfigurieren kann, kann die Anordnung 70 nur Verstärkungsfaktoren in den Bereichen N/(N+1), 1 und (N+1)/N konfigurieren.

Bei der Anordnung 70 umfaßt der erste Verstärkungsblock 71 einen Kondensator C, der eine Platte aufweist, die über den Schalter SW₁ mit der Eingangsspannung V_i, über den Schalter SW₂ mit der Ausgangsspannung V_o und über den Schalter SW₃ mit Masse verbunden ist, und der eine weitere Platte aufweist, die über den Schalter SW₄ mit V_i verbunden ist. Die mittle ren Verstärkungsblöcke 72 umfassen jeweils einen Kondensator C, der eine Platte aufweist, die über den Schalter SW₅ mit dem vorhergehenden Block, über den Schalter SW₆ mit Masse und über den Schalter SW₇ mit V_o verbunden ist, und der eine weitere Platte aufweist, die über den Schalter SW₈ mit V und über den Schalter SW₉ mit Masse verbunden ist. Der End verstärkungsblock 73 umfaßt einen Kondensator C, der eine Platte aufweist, die über den Schalter SW₁₀ mit V_i, über den Schalter SW₁₁ mit dem Ausgang V₀ und über den Schalter SW₁₂ mit dem letzten der mittleren Verstärkungsblöcke verbunden ist, und der eine weitere Platte aufweist, die über den Schalter SW₁₃ mit V_i, über den Schalter SW₁₄ mit V_o und über den Schalter SW₁₅ mit Masse verbunden ist.

Wie bei der Kondensatoranordnung 30 der Fig. 3 ergibt sich ein gemeinschaftlicher Ruhezu stand für die Anordnung 70 durch Verbinden aller Kondensatoren parallel vom Ausgang zum Eingang. Für die Konfiguration des gemeinschaftlichen Ruhezustands werden daher die Schalter SW₂, SW₄, SW₇, SW₈, SW₁₁ und SW₁₃ geschlossen. Wenn andere Verstärkungsfak toren gewünscht werden, werden die Kondensatoren in dem gemeinschaftlichen Ruhezustand auf die entsprechende Reihenschaltung für den Ladezustand neu konfiguriert. Wenn die An ordnung 70 der Fig. 7 z. B. eine Anordnung mit drei Kondensatoren (N = 3) ist, sind Verstär kungsfaktoren von 1/2, 2/3, 3/4, 1, 4/3, 3/2 und 2 möglich, indem die geeigneten Schalter wie in Tabelle 4 gezeigt geschlossen werden.

Tabelle 4

Die geschaltete Kondensatoranordnung 70 kann anstelle der geschalteten Kondensatoranord nung 30 verwendet werden, um die Anzahl der Schalter zu reduzieren, wenn nur Verstär kungsfaktoren in den Bereichen von N/(N+1), 1 und (N+1)/N erwünscht sind.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung dienen lediglich als Beispiel nicht als Beschränkung. Der Fachmann wird somit verstehen, daß zahlreiche Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Bereich dieser Erfindung zu verlas sen. Die folgenden Ansprüche umfassen also all solche Änderungen und Modifikationen, die in dem Bereich der Erfindung liegen.

Claims

1. Geschaltete Kondensatoranordnung zum Vorsehen einer Abwärts- und Aufwärtswand lung, mit folgenden Merkmalen:
N Kondensatoren und mehrere Schalter, die so angeschlossen sind, daß ausgewählte Kon densatoren der N Kondensatoren zum Vorsehen sowohl einer Abwärts- als auch einer Aufwärtswandlung konfiguriert werden können.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die N Kondensatoren und die mehreren Schalter N Verstärkungsblöcke bilden, wobei jeder der N Verstärkungsblöcke einen der N Konden satoren aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, bei der die N Verstärkungsblöcke identisch sind.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die N Kondensatoren und die mehreren Schalter so verbunden sind, daß sich Verstärkungsfaktoren in den Verstärkungsbereichen N/(N+1), 1 und(N+1)/N ergeben.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die N Verstärkungsblöcke folgende Komponenten aufweisen:
ein erster Schalter, der eine erste Platte eines Kondensators mit einem Eingang verbindet;
ein zweiter Schalter, der die erste Platte mit einem Ausgang verbindet;
ein dritter Schalter, der eine zweite Platte des Kondensators mit dem Eingang verbindet;
ein vierter Schalter, der die zweite Platte mit dem Ausgang verbindet; und
ein fünfter Schalter, der die zweite Platte mit einem nächsten Verstärkungsblock verbin det, wobei der fünfte Schalter des letzten Verstärkungsblocks die zweite Platte des Kon densators des letzten Verstärkungsblocks mit Bezugsspannung (Masse) verbindet.

6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die N Kondensatoren und die mehreren Schalter so verbunden sind, daß ein gemeinschaftlicher Ruhezustand zwi schen den Verstärkungsbereichen konfigurierbar ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, bei der die N Kondensatoren und die mehreren Schalter N Verstärkungsblöcke bilden, wobei jeder der N Verstärkungsblöcke einen der N Konden satoren aufweist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, bei der die N Verstärkungsblöcke identisch sind.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die N Kondensatoren und die mehreren Schalter so verbunden sind, daß sich Verstärkungsfaktoren in den Verstärkungsbereichen 1/(N+1), 1/N, N/(N+1), 1, (N+1)/N, N und (N+1) ergeben.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei der die N Kondensatoren von einem Ausgang zu einem Eingang parallel geschaltet sind, um den gemeinschaftlichen Ruhezu stand herzustellen.

11. Anordnung nach Anspruch 10, bei der der gemeinschaftliche Ruhezustand für Verstär kungsfaktoren in den Verstärkungsbereichen N/(N+1), 1 und (N+1)/N gilt.

12. Anordnung nach Anspruch 8, bei der die N Verstärkungsblöcke folgende Komponenten umfassen:
ein erster Schalter, der eine erste Platte eines Kondensators mit einem Eingang verbindet;
ein zweiter Schalter, der die erste Platte mit einem vorhergehenden Verstärkungsblock verbindet;
ein dritter Schalter, der die erste Platte mit Masse verbindet;
ein vierter Schalter, der die erste Platte mit einem Ausgang verbindet;
ein fünfter Schalter, der eine zweite Platte des Kondensators mit dem Eingang verbindet;
ein sechster Schalter, der die zweite Platte mit Masse verbindet; und
ein siebter Schalter, der die zweite Platte mit dem Ausgang verbindet.

13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, bei der die N Kondensatoren und die mehreren Schalter einen ersten Verstärkungsblock, N-2 mittlere Verstärkungsblöcke und einen letzten Verstärkungsblock bilden, wobei jeder Block einen der N Kondensatoren aufweist.

14. Anordnung nach Anspruch 13, bei der alle N-2 mittleren Verstärkungsblöcke gleich sind.

15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, bei der der erste Verstärkungsblock folgende Komponenten aufweist:
ein erster Schalter, der eine erste Platte eines ersten Kondensators mit einem Ein gang verbindet;
ein zweiter Schalter, der die erste Platte des ersten Kondensators mit einem Aus gang verbindet;
ein dritter Schalter, der die erste Platte des ersten Kondensators mit Masse verbin det; und
ein vierter Schalter, der eine zweite Platte des ersten Kondensators mit dem Ein gang verbindet;
wobei jeder der mittleren Verstärkungsblöcke folgende Komponenten umfaßt:
ein fünfter Schalter, der eine erste Platte eines mittleren Kondensators mit einem vorhergehenden Verstärkungsblock verbindet;
ein sechster Schalter, der die erste Platte des mittleren Kondensators mit Masse verbindet;
ein siebter Schalter, der die erste Platte des mittleren Kondensators mit dem Aus gang verbindet;
ein achter Schalter, der eine zweite Platte des mittleren Kondensators mit dem Ein gang verbindet; und
ein neunter Schalter, der die zweite Platte des mittleren Kondensators mit Masse verbindet; und
wobei der letzte Verstärkungsblock folgende Komponenten aufweist:
ein zehnter Schalter, der eine erste Platte eines Endkondensators mit dem Eingang verbindet;
ein elfter Schalter, der die erste Platte des Endkondensators mit dem Ausgang ver bindet;
ein zwölfter Schalter, der die erste Platte des Endkondensators mit dem letzten der mittleren Verstärkungsblöcke verbindet;
ein dreizehnter Schalter, der eine zweite Platte des Endkondensators mit dem Ein gang verbindet;
ein vierzehnter Schalter, der die zweite Platte des Endkondensators mit dem Aus gang verbindet; und
ein fünfzehnter Schalter, der die zweite Platte des Endkondensators mit Masse ver bindet.

16. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der jeder der N Kondensatoren die gleiche Kapazität hat.

17. Verfahren zum Vorsehen einer Abwärts- und Aufwärtswandlung mit einer Anordnung aus N Kondensatoren und mehreren Schaltern, mit folgenden Verfahrensschritten:
Konfigurieren einer ersten Vielzahl der N Kondensatoren, um die erste Vielzahl der Kon densatoren zu laden;
Konfigurieren der ersten Vielzahl der N Kondensatoren, um die erste Vielzahl der Kon densatoren zu entladen, um einen ersten Verstärkungsfaktor in einem ersten Verstär kungsbereich vorzusehen;
Konfigurieren einer zweiten Vielzahl der N Kondensatoren, um die zweite Vielzahl der Kondensatoren zu laden; und
Konfigurieren der zweiten Vielzahl der N Kondensatoren, um die zweite Vielzahl der Kondensatoren zu entladen, um einen zweiten Verstärkungsfaktor in einem zweiten Ver stärkungsbereich vorzusehen, wobei der erste und der zweite Verstärkungsbereich unter schiedlich sind.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der erste Verstärkungsfaktor zur Aufwärtswand lung und der zweite Verstärkungsfaktor zur Abwärtswandlung dient.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, mit dem weiteren Verfahrensschritt: Konfigurieren einer dritten Vielzahl Kondensatoren, um einen dritten Verstärkungsfaktor vor der Konfi guration des zweiten Verstärkungsfaktors vorzusehen, wobei der dritte Verstärkungsfaktor von dem ersten und dem zweiten Verstärkungsbereich gemeinsam genutzt wird.

20. Verfahren zum Vorsehen einer Abwärts- und Aufwärtswandlung mit einer Anordnung aus N Kondensatoren und mehreren Schaltern, mit folgenden Verfahrensschritten:
Konfigurieren einer ersten Vielzahl der N Kondensatoren, um einen ersten Verstärkungs faktor in einem ersten Verstärkungsbereich vorzusehen;
Konfigurieren der N Kondensatoren, um einen gemeinschaftlichen Ruhezustand vorzuse hen; und
Konfigurieren einer zweiten Vielzahl der N Kondensatoren, um einen zweiten Verstär kungsfaktor in einem zweiten Verstärkungsbereich vorzusehen, wobei sich der erste und der zweite Verstärkungsbereich unterscheiden.

21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der ersten Verstärkungsfaktor der Aufwärtswand lung und der zweite Verstärkungsfaktor der Abwärtswandlung dient.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, bei dem die Konfiguration der N Kondensatoren zum Bilden eines gemeinschaftlichen Ruhezustands das Anschließen der N Kondensato ren parallel zwischen einem Ausgang und einem Eingang umfaßt.