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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromspiegelanordnung und ein Verfahren zum Einschalten eines Stromes.
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Eine herkömmliche Anordnung eines Stromtreibers umfasst eine Stromquelle zum Bereitstellen eines Speisestromes, sowie einen Stromspiegel. Der Speisestrom wird dem Eingangskreis des Stromspiegels zugeführt. Am Ausgang des Stromspiegels wird ein Strom mit einem bezogen auf den Speisestrom eingestellten Stromspiegelverhältnis bereit gestellt. Das Einschaltverhalten wird beeinflusst von parasitären Effekten, wie beispielsweise parasitären Kapazitäten, die zusätzlich aufgrund des Herstellungsprozesses variieren können, sowie von Temperatur- und Spannungsabhängigkeit. Im Bereich von derartigen Stromtreibern, bei denen Stromspiegel eingesetzt werden, um ein bestimmtes Einschaltverhalten zu erreichen, stellen folglich lange und variable Einschaltzeiten ein Problem dar. Besonders gravierend ist diese Problematik bei Stromtreibern, die in hochfrequenten Schaltungen, beispielsweise in LED-Ansteuerungen, eingesetzt werden. Eine dieser Anwendung beispielsweise zugrunde liegende hoch auflösende Pulsweitenmodulation stellt besondere Anforderungen an das Übergangsverhalten beim Einschalten eines Stromtreibers.
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Die
US 6 177 817 B1 beschreibt eine Off-Chip-Treiberschaltung mit einer kompensierten Stromquelle sowie mit einem Verstärker für einen Referenzstrom und einem Ausgangstreiber mit einer Pull-Up-Section (Compensated-Current Mirror Off-Chip Driver).
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Das Dokument Lee, C. et al.: ”A 90 nm 1.8 V 512 Mb Diode-Switch PRAM with 266 MB/s Read Throughput”, Seiten 472, 473, 616 sowie das Dokument Lee, C. et al.: ”A 90 nm 1.8 V 512 Mb Diode-Switch PRAM with 266 MB/s Read Throughput”, Seiten 384, 385, 721 zeigen einen so genannten Slow Quench Pulse Shaper Circuit.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Einschaltverhalten von Stromtreibern, die auf einem Stromspiegel basieren, zu verbessern.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Stromspiegelanordnung des Patentanspruchs 1, sowie durch das Verfahren des Patentanspruchs 12. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
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In einer Ausführungsform weist eine Stromspiegelanordnung eine schaltbare, einstellbare Stromquelle zum Bereitstellen eines Prägestromes, einen Stromspiegel, sowie einen Anstiegsgenerator auf. Der Stromspiegel weist einen Eingang zum Zuführen des Prägestromes und einen Ausgang zum Bereitstellen eines Stromes auf. Der Anstiegsgenerator ist mit dem Stromspiegel derart gekoppelt, dass ein Einschalten des Stromes mit einer einstellbaren Anstiegsrate erfolgt. Dabei ist der Stromspiegel über einen Komparator zum Bereitstellen einer Steuerspannung mit dem Anstiegsgenerator gekoppelt. Die vom Komparator bereitgestellte Steuerspannung ist in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einer Referenzspannung und einer Leitspannung gebildet.
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Der Prägestrom wird dem Stromspiegel zugeführt. Mit Hilfe des Anstiegsgenerators wird der Strom mit einer einstellbaren Anstiegsrate eingeschaltet und am Ausgang des Stromspiegels bereitgestellt. vorliegend umfasst der Begriff Stromquelle die Bezeichnung für eine Stromsenke und/oder eine Stromquelle.
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Vorteilhafterweise wird durch die einstellbare Anstiegsrate ein definiertes Einschalten des Stromes erreicht. Damit wird das Einschaltverhalten verbessert und ist insbesondere unabhängig von der Höhe des abgegebenen Stromes.
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In einer Weiterbildung umfasst die schaltbare, einstellbare Stromquelle eine über einen Einschalter schaltbare erste Stromquelle zum Bereitstellen eines Speisestromes und eine über einen Beschleunigungsschalter schaltbare, einstellbare zweite Stromquelle zum Bereitstellen eines Beschleunigungsstromes. Dabei ist der Prägestrom als eine Summe aus Speisestrom und Beschleunigungsstrom gebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Anstiegsgenerator eine zwischen einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss der Stromspiegelanordnung geschaltete Reihenschaltung, aufweisend eine schaltbare dritte Stromquelle, einen Anstiegsschalter und einen Transistor. Eine Spannung zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss des Transistors ist als eine Referenzspannung ableitbar.
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Der zeitliche Verlauf der Referenzspannung gibt die Zeitkonstante vor, mit der die Anstiegsrate festgelegt wird.
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Vorteilhafterweise wird damit ein einstellbares Einschaltverhalten des Stromes erreicht.
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In einer Weiterbildung umfasst der Stromspiegel einen Eingangstransistor und einen Ausgangstransistor. Der Eingangstransistor ist zwischen den Eingang des Stromspiegels und den zweiten Anschluss der Stromspiegelanordnung geschaltet. Eine Spannung zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss des Eingangstransistors bildet eine Leitspannung.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Stromspiegel einen Ableitschalter auf, der zwischen den Eingang des Stromspiegels und den zweiten Anschluss der Stromspiegelanordnung geschaltet ist.
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In einer Weiterbildung ist der Stromspiegel über einen Komparator zum Bereitstellen einer Steuerspannung mit dem Anstiegsgenerator gekoppelt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die vom Komparator bereitgestellte Steuerspannung in Abhängigkeit einer Differenz zwischen der Referenzspannung und der Leitspannung gebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der von der zweiten Stromquelle bereitgestellte Beschleunigungsstrom bezogen auf die Steuerspannung einstellbar.
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Die Differenz zwischen einer momentanen Höhe der Referenzspannung, die die Anstiegsrate definiert, und der Leitspannung, die ein Maß für den Istwert des am Ausgang abgegebenen Stromes beim Einschalten darstellt, steuert somit die Höhe des Beschleunigungsstromes. Dieser wird dem Stromspiegel zusätzlich zum Speisestrom zugeführt. Damit wird das Einschaltverhalten in definierter Weise beschleunigt.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die erste, die zweite und die dritte Stromquelle so dimensioniert, dass ein von der dritten Stromquelle abgegebener Referenzstrom dem Speisestrom entspricht, und der maximal einstellbare Beschleunigungsstrom größer als der Speisestrom ist. Vorzugsweise ist der Beschleunigungsstrom beispielsweise um den Faktor 5 oder beispielsweise um den Faktor 10 größer als der Speisestrom.
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In einer weiteren Ausführungsform bewirkt eine Steuereinrichtung ein Einschalten des Stromes durch ein zeitgleiches Schließen des Einschalters, des Anstiegsschalters und des Beschleunigungsschalters, sowie durch ein zeitgleiches öffnen des Ableitschalters.
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In einer Weiterbildung bewirkt die Steuereinrichtung ein Ausschalten des Stromes durch ein Schließen des Ableitschalters und ein jeweils zeitgleiches öffnen des Einschalters, des Anstiegsschalters, sowie des Beschleunigungsschalters.
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In einer weiteren Ausführungsform sind der Eingangstransistor des Stromspiegels und der Transistor des Anstiegsgenerators gleich groß dimensioniert.
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Vorteilhafterweise sind dadurch und durch die oben beschriebene Dimensionierung der Ströme die am Eingangstransistor des Stromspiegels abfallende Leitspannung und die am Transistor des Anstiegsgenerators bereitgestellte Referenzspannung bezüglich ihrer jeweiligen Größenordnung direkt vergleichbar.
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In einer Weiterbildung ist der Strom mit einem vorgebbaren Stromspiegelverhältnis bezogen auf den Speisestrom einstellbar.
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Dadurch, dass die Anstiegsrate von der Referenzspannung definiert wird, ist vorteilhafterweise das Einschaltverhalten unabhängig von der Höhe des bereitgestellten Stromes, also unabhängig von dem Stromspiegelverhältnis.
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In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Einschalten eines Stromes das Zuführen eines Speisestromes, das Einprägen einer Anstiegsflanke bezogen auf einen Verlauf einer Referenzspannung, das Bereitstellen einer Steuerspannung in Abhängigkeit einer Differenz zwischen der Referenzspannung und einer Leitspannung und das Bereitstellen eines Stromes in Abhängigkeit des Speisestromes und mit der eingeprägten Anstiegsflanke.
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Dadurch, dass das Einprägen der Anstiegsflanke bezogen auf den Verlauf der Referenzspannung erfolgt, wird ein definiertes Einschaltverhalten des Stromes ermöglicht. Besonders deutlich wird dieser Vorteil bei Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) Schaltungen. Parasitäre Effekte werden mit dem Verfahren vermindert.
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In einer Weiterbildung ist ein Endwert des Stromes, den dieser nach dem Einschalten erreicht, mit einem vorgebbaren Stromspiegelverhältnis bezogen auf den Speisestrom einstellbar.
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Durch das Einprägen der Anstiegsflanke bezogen auf den Verlauf der Referenzspannung beeinflusst die Größe des Stromspiegelverhältnisses nicht das Einschaltverhalten.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die eingeprägte Anstiegsflanke mittels der Referenzspannung einstellbar.
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Der Verlauf der Referenzspannung gibt dabei die Zeitkonstante der einzuprägenden Anstiegsflanke vor.
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Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren naher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente und Schaltungsteile tragen gleiche Bezugszeichen. Insoweit sich Schaltungsteile oder Bauelemente in ihrer Funktion entsprechen, wird deren Beschreibung nicht in jeder der folgenden Figuren wiederholt.
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Es zeigen:
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1 eine beispielhafte Ausführungsform einer Stromspiegelanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip,
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2 eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Stromspiegelanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip,
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3 ein Diagramm mit beispielhaften Spannungsverläufen und
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4 ein Diagramm mit beispielhaften Stromverläufen.
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1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Stromspiegelanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Schaltungsanordnung umfasst einen Anstiegsgenerator AG, einen Stromspiegel SP, einen Anstiegsbeschleuniger AB, einen Komparator KP sowie eine schaltbare Stromquelle Q1. Der Anstiegsgenerator AG umfasst eine von einem Anstiegsschalter S3 schaltbare Stromquelle Q3 zum Bereitstellen eines Referenzstromes I3, sowie einen n-Kanal-Feldeffekttransistor N5. Die Stromquelle Q3 ist einerseits mit einem ersten Anschluss K1 der Stromspiegelanordnung verbunden und andererseits über den Anstiegsschalter S3 mit dem Transistor N5 gekoppelt. Ein Gate- und ein Drain-Anschluss des Transistors N5 sind über den Anstiegsschalter S3 mit der Stromquelle Q3 verbunden. Ein Source-Anschluss des Transistors N5 ist mit einem zweiten Anschluss K2 der Stromspiegelanordnung gekoppelt. Eine Drain-Source-Spannung des Transistors N5 bildet eine Referenzspannung U2. Die Stromquelle Q1 ist einerseits mit dem ersten Anschluss K1 der Stromspiegelanordnung und andererseits mit dem Einschalter S1 verbunden. Der Stromspiegel SP umfasst einen als n-Kanal-Feldeffekttransistor ausgeführten Eingangstransistor N7, einen ebenfalls als n-Kanal-Feldeffekttransistor ausgeführten Ausgangstransistor N9, sowie einen Ableitschalter S4. Ein Gate- und ein Drain-Anschluss des Eingangstransistors N7 sind mit einem Gate-Anschluss des Ausgangstransistors N9 verbunden. Dieser Verbindungspunkt bildet einen Eingang E des Stromspiegels SP. Ein Source-Anschluss des Eingangstransistors N7, sowie ein Source-Anschluss des Ausgangstransistors N9 sind mit dem zweiten Anschluss K2 der Stromspiegelanordnung verbunden. Eine Drain-Source-Spannung des Eingangstransistors N7 bildet eine Leitspannung U1. Der Ableitschalter S4 ist zwischen den Eingang E des Stromspiegels SP und den zweiten Anschluss K2 der Stromspiegelanordnung geschaltet. Ein Drain-Anschluss des Ausgangstransistors N9 bildet einen Ausgang A der Stromspiegelanordnung, an dem ein Strom I bereitgestellt wird. Der Anstiegsbeschleuniger AB umfasst eine von einem Beschleunigungsschalter S2 geschaltete, spannungsgesteuerte Stromquelle Q2. Die spannungsgesteuerte Stromquelle Q2 ist einerseits über den Beschleunigungsschalter S2 mit dem ersten Anschluss K1 der Stromspiegelanordnung und andererseits mit dem Eingang E des Stromspiegels SP verbunden. Der Komparator KP weist einen ersten Eingang zum Zuführen der Referenzspannung U2, einen zweiten Eingang zum Zuführen der Leitspannung U1, sowie einen Ausgang zum Bereitstellen einer Steuerspannung U3 auf.
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Die Dimensionierung der Ströme ist wie folgt: der Referenzstrom I3 ist genauso groß wie der Speisestrom I1, der Beschleunigungsstrom I2 ist größer als der Speisestrom I1. Vorzugsweise ist der Beschleunigungsstrom I2 um den Faktor Fünf bzw. um den Faktor Zehn größer als der Speisestrom I1. Der Eingangstransistor N7 des Stromspiegels SP ist genauso groß dimensioniert wie der Transistor N5 des Anstiegsgenerators AG. Eine Summe aus dem Speisestrom I1 und dem Beschleunigungsstrom I2 bildet einen Prägestrom IP, der dem Eingang E des Stromspiegels SP zugeführt wird.
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Der Speisestrom I1, der Referenzstrom I3 und der Beschleunigungsstrom I2 werden durch gleichzeitiges Schließen des Einschalters S1, des Anstiegsschalters S3, sowie des Beschleunigungsschalters S2 eingeschaltet. Zeitgleich wird der Ableitschalter S4 geöffnet. Die am Transistor N5 abfallende Referenzspannung U2 beginnt zu steigen. Die am Eingangstransistor N7 abfallende Leitspannung U1 beginnt ebenfalls zu steigen. Dadurch, dass die Transistoren N5 und N7 gleich groß dimensioniert sind, sind die an ihnen abfallenden Spannungen bezüglich ihrer jeweiligen Größenordnung direkt vergleichbar. Die am Eingangstransistor N7 abfallende Leitspannung U1 steigt aufgrund der höheren Last langsamer an als die Referenzspannung U2. Der Komparator KP bildet die Differenz aus Referenzspannung U2 und Leitspannung U1 und stellt diese an seinem Ausgang als Steuerspannung U3 bereit. Die Steuerspannung U3 bestimmt die Höhe des von der spannungsgesteuerten Stromquelle Q2 abgegebenen Beschleunigungsstromes I2. Der Beschleunigungsstrom I2 wird dem Eingang E des Stromspiegels SP zusätzlich zugeführt und beschleunigt damit den Anstieg des am Ausgang A bereitgestellten Stromes I. Kurz vor Erreichen des durch ein einstellbares Stromspiegelverhältnis festgelegten Endwertes des Stromes I wird der Beschleunigungsstrom I2 abgeschaltet.
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Vorteilhafterweise wird die Anstiegsrate beim Bereitstellen des Stromes I durch einen Verlauf der von dem Referenzstrom I3 abgeleiteten Referenzspannung U2 bestimmt. Der Verlauf der Referenzspannung U2 wird von einem Leitwert des Anstiegsschalters S3, sowie durch ein Einschaltverhalten des Transistors N5 festgelegt. Die Anstiegsrate ist somit unabhängig von der Größe des bereitgestellten Stromes I, also unabhängig von einem in dem Stromspiegel SP realisierten Stromspiegelverhältnis. Es wird somit ein definiertes Einschaltverhalten erreicht.
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2 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Stromspiegelanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die in 2 gezeigte Schaltung ist eine beispielhafte Ausführungsform der in 1 gezeigten Prinzipschaltung einer Stromspiegelanordnung. Zusätzlich zu der in 1 gezeigten Schaltung umfasst diese Schaltung einen Steuereingang S, an dem ein Steuersignal ST zugeführt wird, sowie einen als Schalter betriebenen n-Kanal-Feldeffekttransistor N6. Der erste Anschluss K1 der Schaltungsanordnung führt hier beispielsweise ein Versorgungspotential, der zweite Anschluss K2 der Schaltungsanordnung liegt auf einem Bezugspotential, beispielsweise auf Masse. Der Anstiegsgenerator AG umfasst zusätzlich zur 1 einen p-Kanal-Feldeffekttransistor P0 und einen n-Kanal-Feldeffekttransistor N3. Der Transistor P0 ist eine Ausführungsform des Anstiegsschalters S3 aus 1. Ein Gate-Anschluss des Transistors P0 ist mit dem Steuereingang S verbunden, ein Source-Anschluss des Transistors P0 ist mit der Stromquelle Q3, und ein Drain-Anschluss des Transistors P0 ist mit einem Drain- und einem Gate-Anschluss des Transistors N3 verbunden. Ein Source-Anschluss des Transistors N3 ist mit dem Gate- und dem Drain-Anschluss des Transistors N5 gekoppelt. Der Transistor N3 wird als Diode betrieben. Die Referenzspannung U2 wird wieder als Drain-Source-Spannung des Transistors N5 bereitgestellt. Ein p-Kanal-Feldeffekttransistor P1 realisiert den Einschalter S1 aus 1. Ein Gate-Anschluss des Transistors P1 ist mit dem Steuereingang S verbunden. Ein Source-Anschluss des Transistors P1 ist mit der Stromquelle Q1 verbunden, ein Drain-Anschluss des Transistors P1 ist über einen n-Kanal-Feldeffekttransistor N8 mit dem Eingang E des Stromspiegels SP gekoppelt. Der Komparator KP umfasst zwei n-Kanal-Feldeffekttransistoren N4 und N8. Ein Gate-Anschluss des Transistors N4 ist mit einem Gate- und einem Drain-Anschluss des Transistors N8 verbunden. Ein Drain-Anschluss des Transistors N4 ist mit dem Gate-Anschluss des Transistors N3 und ein Source-Anschluss des Transistors N4 ist mit dem Source-Anschluss des Transistors N3 verbunden. Ein Source-Anschluss des Transistors N8 ist mit dem Eingang E des Stromspiegels SP gekoppelt.
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Der Anstiegsbeschleuniger AB umfasst zusätzlich zur 1 einen n-Kanal-Feldeffekttransistor N11, sowie einen p-Kanal-Feldeffekttransistor P2, der die Funktion des Beschleunigungsschalters S2 aus 1 realisiert. Ein Gate-Anschluss des Transistors P2 ist mit dem Steuereingang S gekoppelt, ein Source-Anschluss des Transistors P2 ist mit der Stromquelle Q2 verbunden und ein Drain-Anschluss des Transistors P2 ist mit einem Drain-Anschluss des Transistors N11 verbunden. Ein Gate-Anschluss des Transistors N11 ist mit den Drain-Anschlüssen der Transistoren N3 und N4 verbunden. Ein Source-Anschluss des Transistors N11 ist mit dem Eingang E des Stromspiegels SP verbunden. Der Stromspiegel SP umfasst den Eingangstransistor N7, den Ausgangstransistor N9, sowie einen n-Kanal-Feldeffekttransistor N10, der die Funktion des Ableitschalters S4 aus 1 realisiert. Ein Gate-Anschluss des Transistors N10 ist mit dem Steuereingang S gekoppelt, ein Drain-Anschluss des Transistors N10 ist mit dem Eingang E des Stromspiegels SP gekoppelt und ein Source-Anschluss des Transistors N10 ist mit dem zweiten Anschluss K2 der Schaltung verbunden. Der Strom I wird am Ausgang A der Schaltung bereitgestellt.
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Die Ströme, sowie die Transistoren N5 und N7 sind wie in 1 beschrieben dimensioniert. Zusätzlich sind die Transistoren N3 und N8 gleich groß dimensioniert.
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Zum Einschalten des Stromes I wird das Steuersignal ST am Steuereingang S auf das Potential des zweiten Anschlusses K2 der Schaltung, also beispielsweise auf Masse, gelegt. Damit werden die Transistoren P0, P1 und P2 in einen leitenden Zustand und die Transistoren N6 und N10 in einen sperrenden Zustand versetzt. Der Speisestrom I1, der Referenzstrom I3 und der Beschleunigungsstrom I2 werden eingeschaltet. Der Referenzstrom I3 bildet mittels des Transistors N5 eine Anstiegsrampe für die Referenzspannung U2. Solange eine Summe aus der Referenzspannung U2 und einer Schwellwertspannung des Transistors N4 größer ist als eine Summe aus der Leitspannung U1 und einer Drain-Source-Spannung des Transistors N8, sperrt der Transistor N4. Die Steuerspannung U3 ist damit eine Summe aus der Referenzspannung U2 und einer Drain-Source-Spannung des Transistors N3. Folglich ist der Transistor N11 im leitenden Zustand und der Beschleunigungsstrom I2 wird dem Eingang E des Stromspiegels SP zusätzlich zum Speisestrom I1 zugeführt.
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Sobald die Summe aus der Leitspannung U1 und der Drain Source-Spannung des Transistors N8 die Summe aus Referenzspannung U2 und der Schwellwertspannung des Transistors N4 erreicht, schaltet der Transistor N4 durch und schlieft den als Diode betriebenen Transistor N3 kurz. Somit geht die Steuerspannung U3 auf den Wert der Referenzspannung U2 zurück. Der Transistor N11 sperrt und der Wert des am Eingang E des Stromspiegels SP zusätzlich zugeführten Beschleunigungsstromes I2 geht auf Null.
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Zum Ausschalten des Stromes I wird das Steuersignal ST am Steuereingang S auf das am ersten Anschluss K1 der Schaltung anliegende Versorgungspotential gelegt. Damit werden die Transistoren P0, P1 und P2 in einen sperrenden Zustand und die Transistoren N6 und N10 in einen leitenden Zustand versetzt. Die Gate-Anschlüsse der Transistoren N11 und N9 werden entladen. Eine dabei erreichbare Flankensteilheit wird bestimmt durch die jeweiligen Kapazitäten der Transistoren N7 und N9, sowie durch einen Widerstand des Transistors N10.
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Vorteilhafterweise ist die in dieser Schaltung realisierte Anstiegsräte des Stromes I unabhängig vom Endwert des Stromes I, also unabhängig von dem eingestellten Stromspiegelverhältnis. Die Anstiegsrate kann entsprechend der Anforderung der Anwendung über die Referenzspannung U2 eingestellt werden. Besonders vorteilhaft kann die Schaltungsanordnung im Bereich von CMOS-Schaltungen eingesetzt werden. Bei Verwendung einer 0,35 μm Technologie können beispielsweise Anstiegsraten von 5 mA/ns erreicht werden. Die Anstiegsrate bleibt dabei über einen großen Temperatur- und Spannungsbereich konstant. Ein Überschwingen des Stromes I wird vorteilhafterweise in einem minimalen Bereich gehalten. Dadurch, dass gleich groß dimensionierte Transistoren eingesetzt werden, haben Variationen im Herstellungsprozess der Transistoren nur einen sehr geringen Einfluss auf das Schaltungsverhalten. Die Vorteile der Schaltung werden besonders in hochfrequenten Anwendungen, die eine hohe Genauigkeit erfordern, deutlich. Dabei ist ein periodisches Ein- und/oder Ausschalten des Stromes I, beispielsweise für eine Helligkeitssteuerung von Dioden mittels eines hochauflösenden pulsweitenmodulierten Signals, mit einer auf die Frequenz des pulsweitenmodulierten Signals abgestimmten Anstiegsrate realisierbar.
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3 zeigt ein Diagramm mit beispielhaften Spannungsverläufen. Die Abszisse repräsentiert eine Zeit t in ns, die Ordinate repräsentiert Spannungswerte in mV. Dargestellt ist der Verlauf der Referenzspannung U2 und der Verlauf der Leitspannung U1. Deutlich erkennbar folgt der Verlauf der Leitspannung U1 dem Verlauf der Referenzspannung U2. Die Anstiegsflanke der Referenzspannung U2 prägt sich der Leitspannung U1 ein. Im Vergleich dazu ist ein Verlauf einer Leitspannung U1' dargestellt, der mit der eingangs beschriebenen herkömmlichen Anordnung aus Stromspiegel und einer Stromquelle erreicht wird. Die Flanke des Spannungsverlaufs U1' verläuft deutlich flacher und undefiniert.
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4 zeigt ein weiteres Diagramm mit beispielhaften Stromverläufen. Die Abszisse repräsentiert wieder die Zeit t in ns, die Ordinate repräsentiert Stromwerte in mA. Dargestellt sind die Verläufe des Referenzstromes I3 und des Stromes I geteilt durch ein eingestelltes Stromspiegelverhältnis N. Deutlich erkennbar folgt der Verlauf des Stromes I dem Verlauf des Referenzstromes I3. Ein Überschwingen des Stromes I ist dabei minimal. Zum Vergleich ist der Verlauf eines Stromes I' geteilt durch das Stromspiegelverhältnis N dargestellt. Dieser Verlauf kann mit der eingangs beschriebenen herkömmlichen Anordnung aus Stromspiegel und einer Stromquelle erreicht werden. Deutlich erkennbar ist die flache und in ihrem Verlauf nicht definierte Anstiegsflanke des Stromes I'.
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Die 3 und 4 belegen deutlich, dass mit dem vorgeschlagenen Prinzip der Stromspiegelanordnung ein definiertes Einschaltverhalten von Stromspiegel basierten Stromtreibern erreicht werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Ausgang
- AB
- Anstiegsbeschleuniger
- AG
- Anstiegsgenerator
- E
- Eingang
- I, I'
- Strom
- IP
- Prägestrom
- I1
- Speisestrom
- I2
- Beschleunigungsstrom
- I3
- Referenzstrom
- KP
- Komparator
- K1
- erster Anschluss
- K2
- zweiter Anschluss
- N
- Stromspiegelverhältnis
- N3–N6
- Transistor
- N7
- Eingangstransistor
- N8
- Transistor
- N9
- Ausgangstransistor
- N10, N11
- Transistor
- P0–P2
- Transistor
- Q1–Q3
- Stromquelle
- S
- Steuereingang
- ST
- Steuersignal
- S1
- Einschalter
- S2
- Beschleunigungsschalter
- S3
- Anstiegsschalter
- S4
- Ableitschalter
- U1, U1'
- Leitspannung
- U2
- Referenzspannung
- U3
- Steuerspannung
