DE10223996B4 - Referenzspannungsschaltung und Verfahren zum Erzeugen einer Referenzspannung - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Erzeugung einer Referenzspannung mittels einer Referenzspannungsschaltung (1), bei dem
– während einer Ein-Zeitspanne nicht unterbrochener Spannungsversorgung einer Referenzspannungsquelle (2) mindestens zeitweise eine Ladungsspeichereinrichtung (53) geladen wird,
– die Spannungsversorgung der Referenzspannungsquelle (2) zeitweise für eine Aus-Zeitspanne unterbrochen wird und
– zumindest während der Aus-Zeitspanne die Referenzspannung aus der Ladungsspeichereinrichtung (53) erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
– als Referenzspannungsquelle (2) eine Bandgap-Referenz (20) mit Rückkopplungspfad vorgesehen wird,
– im Rückkopplungspfad eine Tiefpass-Kapazität (8) angeordnet wird,
– die Tiefpass-Kapazität (8) während der Aus-Zeitspanne frei geschaltet wird,
– die während der Ein-Zeitspanne auf der Tiefpass-Kapazität (8) gespeicherte Ladung während der Aus-Zeitspanne gespeichert bleibt und
– die Tiefpass-Kapazität (8) zu Beginn der Ein-Zeitspanne wieder in den Rückkopplungspfad geschaltet wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Referenzspannung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Referenzspannungsschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
• Die Erfindung betrifft insbesondere eine Referenzspannungsschaltung mit einer Referenzspannungsquelle, einem Eingangsanschluss, mindestens einem Bezugsanschluss und einem Referenzspannungsanschluss, wobei der Eingangsanschluss über einen ersten Signalpfad und der Referenzspannungsanschluss über einen zweiten Signalpfad mit der Referenzspannungsquelle verbunden sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erzeugung eines Referenzspannung mittels einer Referenzspannungsschaltung.
• Referenzspannungsschaltungen erzeugen mit Hilfe einer Hilfs- oder Versorgungsspannung eine präzise und von der Amplitude der Hilfs- oder Versorgungsspannung unabhängige Referenzspannung. Eine solche unabhängige Referenzspannung ist zum Betrieb einer Vielzahl elektronischer Systeme unerläßlich. Jedes elektronische System, das analoge Signale erfasst oder erzeugt, benötigt eine Referenzspannung zur Skalierung der analogen Signale. Anwendungen mit weiter Verbreitung finden sich in der Messelektronik, im Automobilbereich und bei Mobiltelefonen.
• Referenzspannungsschaltungen werden in großer Vielfalt im einfachsten Fall als passive Spannungsteiler oder als Zener-Dioden-Referenzen ausgeführt. Dabei benötigt jede Referenz spannungsschaltung einen Arbeitsstrom, der zur Sicherstellung der Betriebssicherheit und Störsicherheit genügend groß sein muß. Weiterhin wird von der Referenzspannungsschaltung eine weitgehende Unabhängigkeit der Referenzspannung von der Temperatur der die Referenzspannungsschaltung bildenden Bauelemente gefordert.
• In der Druckschrift US 4,075,623 ist eine diskret aufgebaute Referenzspannunsschaltung mit einer Zenerdiode als Referenzspannungsquelle beschrieben. Während einer Ein-Zeitspanne wird ein Kondensator auf den Wert der Referenzspannung aufgeladen. Mittels steuerbarer Schalteinrichtungen werden für die Dauer einer Aus-Zeitspanne die Zenerdiode und der Kondensator von der Versorgungsspannung abgehängt und die Referenzspannung aus dem Kondensator gespeist.
• Ein üblicher Typ einer präzisen Referenzspannungsschaltung mit interner Temperaturkompensation, der zudem bereits bei niedrigen Arbeitsströmen zuverlässig betrieben werden kann, ist die Bandgap-Referenz. Bandgap-Referenzen sind wiederum in einer Vielzahl von Varianten verbreitet (Widlar-Bandgap-Referenz, Brokaw-Bandgap-Referenz, u.a.), beruhen aber immer auf einem gleichen Prinzip.
• Dabei wird die Referenzspannung aus der Basis-Emitterspannung U_BE eines Transistors abgeleitet, die sich auf eine physikalische Grundgröße, eben der Bandgap-Spannung des Transistormaterials zurückführen lässt und ansonsten nur von der Temperatur des Transistors abhängt. Der Temperaturkoeffizient der Basis-Emitterspannung ist weitgehend linear und negativ. Mittels eines zweiten, dem ersten Transistor gleichenden aber bei einer anderen Emitter-Stromdichte betriebenen Transistors wird über einen Widerstand in Serie zur Basis-Emitterstrecke des ersten Transistors eine Differenzspannung mit einem betragsmäßig gleichen, aber positiven Temperaturkoeffizienten gebildet.
• Solche Bandgap-Referenzen können diskret aufgebaut sein, werden als monolithisch integrierte Bausteine angeboten oder sind ihrerseits in komplexen Halbleiterschaltungen wie Analog/Digitalwandler, Schaltregler oder ASICs integriert.
• Weiterhin sind Bandgap-Referenzen bekannt, bei denen ein integrierter Operationsverstärker mit alternierend geschalteten Eingangssignalen ("chopped") betrieben wird. Dabei wird das differentielle Eingangssignal des Operationsverstärkers mit wechselnder Polarität an die Eingänge des Operationsverstärkers geschaltet. Die Schaltfrequenz wird dabei so hoch gewählt, dass ein Offset am Ausgang des Operationsverstärkers infolge der Trägheit des Operationsverstärkers ausgemittelt wird.
• Das Spektrum der Anwendungen von Referenzspannungsschaltungen erweitert sich zunehmend auf zumindest zeitweise batteriegestützte Systeme (remote sensing, Mobiltelefone, Automotive). Da generell die Leistungsaufnahme solcher elektronischer Systeme mit verschiedensten Maßnahmen gesenkt wird, gewinnt der Anteil der Leistungsaufnahme von Referenzspannungsschaltungen an der gesamten Leistungsaufnahme eines solchen batteriegestützten Systems an Bedeutung. Diese beträgt für herkömmliche Bandgap-Referenzen bis zu mehreren 100 μW.
• Dabei werden die Bandgap-Referenzen mit dem geringst möglichen Arbeitsstrom betrieben, bei dem die Referenzspannung noch nicht unzulässig stark durch Leckströme verfälscht wird. Leckströme sind dabei vorwiegend Ströme zwischen Schaltungsteilen und einem Halbleitersubstrat einer Halbleitereinrichtung, in der die Bandgap-Referenz ausgeführt ist. Zum sicheren Betrieb einer Bandgap-Referenz ist ein Arbeitsstrom notwendig, der mindestens um den Faktor 100 größer ist als die Summe der Leckströme. Für übliche Technologien, Arbeitstemperaturen und Toleranzbedingungen beträgt der Arbeitsstrom zwischen 5 und 100 μA. Bei üblichen elektronischen Systemen und Subsystemen in batteriegestützten Applikationen liefert der Arbeitsstrom einer Bandgap-Referenz oft einen nicht unerheblicher Anteil an der Gesamtstromaufnahme.
• Eine weitere Reduzierung des Arbeitsstromes erfordert höhere Widerstandswerte. Höhere Widerstandswerte erhöhen nachteiligerweise das Rauschen eines so erzeugten Referenzspannungssignals. Bei der Realisierung der Referenzspannungsschaltung in einem Halbleitersubstrat benötigen höhere Widerstandswerte darüberhinaus eine größere Fläche im Halbleitersubstrat. Mit steigender Fläche steigt wiederum der Leckstrom der Anordnung.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Referenzspannungsschaltung mit niedriger Leistungsaufnahme, sowie ein Verfahren zur Erzeugung einer Referenzspannung bei niedriger Leistungsaufnahme zur Verfügung zu stellen.
• Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erzeugen einer Referenzspannung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird ferner bei einer gattungsgemäßen Referenzspannungsschaltung erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 9 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung und des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen.
• Die gattungsgemäße Referenzspannungsschaltung weist eine Referenzspannungsquelle, einen Eingangsanschluss zum Einspeisen eines Arbeitsstromes, mindestens einen Bezugsanschluss sowie einen Referenzspannungsanschluss auf, wobei der Eingangsanschluss über einen ersten Signalpfad und der Referenzspannungsanschluss über einen zweiten Signalpfad mit der Referenzspannungsquelle verbunden sind.
• Die Referenzspannungsschaltung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schalteinrichtung im ersten Signalpfad vorgesehen ist, dass eine zweite Schalteinrichtung im zweiten Signalpfad vorgesehen ist, dass eine Ladungsspeichereinrichtung vorgesehen ist, von der ein erster Anschluss mit dem Referenzspannungsanschluss zu dessen Spannungsversorgung verbunden ist, dass in einer ersten Konfiguration der Schalteinrichtungen die Ladungsspeichereinrichtung mittels des Arbeitsstromes aus dem Eingangsanschluss über die Referenzspannungsquelle temporär aufladbar ist und dass in einer zweiten Konfiguration der Schalteinrichtungen die Referenzspannungsquelle und die Ladungseinrichtung vom Eingangsanschluss trennbar sind.
• Die Referenzspannungsschaltung weist neben der Referenzspannungsquelle eine Ladungsspeichereinrichtung sowie Schalteinrichtungen auf, die einen zeitweisen Betrieb der Referenzspannungsquelle während einer Ein-Zeitspanne ermöglichen. Eine von der Referenzspannungsquelle während der Ein-Zeitspanne erzeugte Referenzspannung wird mittels der Ladungsspeichereinrichtung für die Dauer einer Aus-Zeitspanne analog gespeichert. Die Referenzspannungsquelle zieht lediglich während der Ein-Zeitspanne einen Arbeitsstrom, so dass die Leistungsaufnahme der Schaltung um einen Faktor reduziert ist, der etwa dem Verhältnis der Ein-Zeitspanne zur Summe aus Ein-Zeitspanne und Aus-Zeitspanne entspricht. Erfindungswesentlich ist dabei, dass während der Erzeugung der Referenzspannung der Arbeitsstrom der Referenzspannungsquelle gegenüber herkömmlichen Referenzspannnungsschaltungen eben nicht reduziert ist und die Referenzspannung daher mit im Wesentlichen derselben Genauigkeit und Zuverlässigkeit erzeugt wird, wie sie bei herkömmlichen Referenzspannungsschaltungen üblich ist.
• Die Referenzspannungsquelle ist über einen ersten Signalpfad mit einem Eingangsanschluss der Referenzspannungsschaltung verbunden, über den der Referenzspannungsquelle während einer Ein-Zeitspanne aus einem Hilfs- oder Versorgungspotential ein Arbeitsstrom zugeführt wird. Ein Referenzausgang der Referenzspannungsquelle ist ferner über einen zweiten Signalpfad mit einem Referenzspannungsanschluss der Referenzspannungsschaltung verbunden, an dem die Referenzspannung abgegriffen werden kann. Zudem ist die Referenzspannungsquelle über mindestens einen Bezugssignalpfad mit einem oder mehreren Bezugsanschlüssen verbunden, über den oder die der Arbeitsstrom zur Hilfs- oder Versorgungsspannungsquelle zurückgeführt wird und auf dessen oder deren Potential die Referenzspannung am Referenzspannungsanschluss bezogen ist.
• Im ersten Signalpfad ist eine steuerbare erste Schalteinrichtung angeordnet. Während einer Ein-Zeitspanne ist die erste Schalteinrichtung geschlossen und die Referenzspannungsquelle erzeugt am Referenzausgang eine definierte Referenzspannung. Im zweiten Signalpfad zwischen dem Referenzausgang der Referenzspannungsquelle und dem Referenzspannungsanschluss der Referenzspannungsschaltung ist eine steuerbare zweite Schalteinrichtung angeordnet. Während einer Lade-Zeitspanne ist die zweite Schalteinrichtung geschlossen. Eine mit einem ersten Anschluss mit dem Referenzspannungsanschluss und der zweiten Schalteinrichtung verbundene Ladungsspeichereinrichtung wird bis zur Referenzspannung aufgeladen. Wird die zweite Schalteinrichtung geöffnet, so hält die Ladungsspeichereinrichtung die gespeicherte Ladung und damit auch ein Potential am Referenzspannungsanschluss auf dem Wert der Referenzspannung. Die Referenzspannungsquelle wird dann durch Öffnen der ersten Schalteinrichtung vom Hilfs- oder Versorgungspotential getrennt.
• Die Spannung der Ladungsspeichereinrichtung wird durch Last- und/oder Leckströme allmählich reduziert, so dass der Ladevorgang von Zeit zu Zeit wiederholt werden muss.
• Ein zweiter Anschluss der Ladungsspeichereinrichtung ist dabei bevorzugt niederohmig mit einem Bezugsanschluss verbunden. Auch eine schaltbare oder eine indirekte Verbindung der Ladungsspeichereinrichtung mit dem Bezugsanschluss ist entsprechend der Applikation möglich.
• Referenzspannungsquellen sind etwa passive Spannungsteiler, Zener-Dioden-Referenzen oder diskrete Bandgap-Referenzen. In der Referenzschaltung ist als Referenzspannungsquelle eine monolithisch integrierte Bandgap-Referenz vorgesehen. Gerade bei monolithisch integrierten Bandgap-Referenzen gilt, dass die Größe eines technologiebedingten Leckstroms den nötigen Arbeitsstrom der Referenzspannungsquelle vorgibt, einer Minimierung des Arbeitsstroms und damit der Leistungsaufnahme aus Gründen der Genauigkeit der erzeugten Referenzspannung also eine definierte Grenze gesetzt ist.
• Die Ansteuerung der steuerbaren ersten und zweiten Schalteinrichtungen ist, etwa bei Halbleitereinrichtungen (ICs) mit monolithisch integrierten Referenzspannungsquellen, durch Zuführung externer Signale möglich. Dabei werden die externen Signale über zusätzliche Anschlüsse den Halbleitereinrichtungen zugeführt oder aus anderen Schaltungsteilen der Halbleitereinrichtung abgeleitet.
• Bevorzugterweise weist die erfindungsgemäße Referenzspannungsschaltung eine Impulsgeneratorschaltung zur Erzeugung periodischer Signale auf. Die Impulsgeneratorschaltung ist mittels eines dritten Signalpfades mit einem Steuereingang der ersten Schalteinrichtung verbunden und generiert auf dem dritten Signalpfad ein periodisches ENABLE-Signal. Ferner ist die Impulsgeneratorschaltung mittels eines vierten Signalpfades mit einem Steuereingang der zweiten Schalteinrichtung verbunden und generiert auf dem vierten Signalpfad ein periodisches SAMPLE-Signal.
• Durch die Zuordnung der Impulsgeneratorschaltung zur Referenzspannungsschaltung sind Periode und Signaldauer des ENABLE-Signals und des SAMPLE-Signals für die jeweilige Referenzspannungsquelle und Anwendung optimierbar. Der Einsatz solcher Referenzspannungsschaltungen ist für den Anwender besonders einfach.
• Eine Impulsgeneratorschaltung lässt sich in einer integrierten Halbleitereinrichtung besonders schnell und einfach und mit sehr geringem Platz- und Leistungsbedarf realisieren.
• Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung erfolgt die Ansteuerung der ersten und der zweiten Schalteinrichtung über eine Spannungsüberwachungsschaltung, die die Spannung am Referenzspannungsanschluss überwacht und über weitere Signalpfade mit den Steuereingängen der ersten und der zweiten Schalteinrichtung verbunden ist. Mit einer solchen Spannungsüberwachungsschaltung sind die Genauigkeit der Referenzspannung und die Leistungsaufnahme der Referenzspannungsschaltung durch Minimierung der Ein-Zeitspanne gegeneinander optimierbar. Die erste Schalteinrichtung wird dabei nur dann geschlossen, wenn die Spannungsüberwachungsschaltung eine Abweichung der Refe renzspannung detektiert, die größer ist als eine zulässige Abweichung.
• Bevorzugterweise weist die Spannungsüberwachungsschaltung einen Kontrollsignalpfad mit einer Kontrollschalteinrichtung und einer Kontrollspeichereinrichtung auf. Die Kontrollspeichereinrichtung wird über die im Wesentlichen synchron mit der zweiten Schalteinrichtung betriebene Kontrollschalteinrichtung zeitweise mit dem Referenzausgang der Referenzspannungsquelle verbunden und zusammen mit der Ladungsspeichereinrichtung auf das Potential der Referenzspannung aufgeladen. Die Kontrollspeichereinrichtung und die Ladungsspeichereinrichtung unterscheiden sich deutlich in ihren Kapazitäten. Da die Höhe der Leckströme der Kontrollspeichereinrichtung und der Ladungsspeichereinrichtung im Wesentlichen durch die jeweils zugeordnete Schalteinrichtung bestimmt wird und in erster Näherung unabhängig vom Kapazitätswert ist, ändern sich die Spannungen über den beiden Speichereinrichtungen unterschiedlich schnell. Aus der Differenz der beiden Spannungen kann daher auf die Spannungsänderung an der Ladungsspeichereinrichtung, also am Referenzspannungsanschluss, zurückgeschlossen werden.
• Die zweite Schalteinrichtung ist etwa bei diskretem Aufbau der Referenzspannungsschaltung ein Relais oder ein Transistorschalter. Bei der Realisierung der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung in einer monolithisch integrierten Halbleitereinrichtung ist die zweite Schalteinrichtung als MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) realisierbar. Ein sich ergebender, die Spannung an der Ladungsspeichereinrichtung verändernder Leckstrom wird dann im Wesentlichen vom Leckstrom des MOSFETs im nichtleitenden, geöffneten Zustand bestimmt. Dabei bestimmt die Ausbildung des MOSFETs als N-MOSFET oder P-MOSFET die Richtung des Leck stroms und das Vorzeichen einer daraus resultierenden Spannungsänderung am Referenzspannungsanschluss. Ein durch eine als P-MOSFET ausgeführte zweite Schalteinrichtung induzierter Leckstrom führt zu einem Anstieg der Referenzspannung am Referenzspannungsanschluss. Wird die zweite Schalteinrichtung als N-MOSFET ausgeführt, dann führt der dadurch induzierte Leckstrom zu einer Abnahme der Referenzspannung.
• Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung ist die zweite Schalteinrichtung als Parallelschaltung aus einem N-MOSFET und einem P-MOSFET ausgeführt. Dabei kompensieren sich die durch die beiden MOSFET induzierten Leckströme in beträchtlichem Maße. Da die Referenzspannung sich in der Summe deutlich langsamer ändert, ist eine längere AUS-Zeitspanne zulässig. Eine längere AUS-Zeitspanne führt vorteilhafterweise zu einer weiter verringerten Leistungsaufnahme.
• In aller Regel weisen monolithisch aufgebaute Bandgap-Referenzen einen Rückwirkungspfad und im Rückwirkungspfad eine Tiefpass-Kapazität auf. Mittels der Tiefpass-Kapazität wird auf übliche Weise ein Schwingen des rückgekoppelten Systems verhindert. Beim Anschalten der Bandgap-Referenz wird die Tiefpass-Kapazität erst mindestens teilweise geladen, bevor die Referenzspannung stabil am Ausgang der Bandgap-Referenz ansteht. Nach dem Ausschalten der Bandgap-Referenz wird die Tiefpass-Kapazität mindestens teilweise entladen, so dass sie bei einem folgenden Anschalten der Bandgap-Referenz an die Hilfs- und Versorgungsspannung erneut geladen werden muss.
• In der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung ist in den beiden Zuleitungen der Tiefpass-Kapazität jeweils eine weitere Schalteinrichtung angeordnet. Steuereingänge der weiteren Schalt einrichtungen sind über weitere Signalpfade mit der Impulsgeneratorschaltung oder der Spannungsüberwachungsschaltung verbunden und werden im Wesentlichen synchron zur ersten Schalteinrichtung, also mit dem ENABLE-Signal, geöffnet und geschlossen. Dadurch wird die Ladung auf der Tiefpass-Kapazität während der Aus-Zeitspanne eingefroren. Bei einem erneuten Anschalten der Bandgap-Referenz ist die Tiefpass-Kapazität bereits geladen. Die Zeitdauer, nach der das Referenzspannungssignal nach einem erneuten Schließen der ersten Schalteinrichtung stabil am Ausgang der Bandgap-Referenz ansteht, ist reduziert. Die Ladungsspeichereinrichtung kann mittels der zweiten Schalteinrichtung ohne Verlust an Genauigkeit früher an die Bandgap-Referenz geschaltet und daher die Ein-Zeitspanne verkürzt werden. Damit geht vorteilhafterweise eine weitere Verringerung der Leistungsaufnahme einher.
• Die Höhe der Leckströme in einer Halbleitereinrichtung ist in hohem Maße von der Temperatur der Halbleitereinrichtung abhängig. Eine Erhöhung der Temperatur der Halbleitereinrichtung um etwa 6 Kelvin führt in etwa zu einer Verdopplung der Leckstromdichte. Die Arbeitsströme werden in aller Regel so gewählt, dass die Referenzspannung auch bei der höchsten für die Applikation spezifizierten Temperatur innerhalb der zulässigen Toleranz liegt. Mit steigender Temperatur steigen auch die Leckströme, insbesondere der zweiten Schalteinrichtung im geöffneten Zustand. Dies führt zu einer Spannungsänderung an der Ladungsspeichereinrichtung und zu einem Abweichen der Referenzspannung von einem Sollwert, bedingt durch den Leckstrom der geöffneten zweiten Schalteinrichtung.
• In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung ist in der Referenzspannungsschaltung daher eine Temperaturüberwachungsschaltung integriert, die bei einer Maximaltemperatur des die Referenzspannungsschaltung bergenden Halbleitersubstrats über weitere Signalpfade die Steuerung mindestens der ersten und zweiten Schalteinrichtung durch die Impulsgeneratorschaltung oder die Spannungsüberwachungsschaltung blockiert. Oberhalb der Maximaltemperatur sind der erste und der zweite Signalpfad der Referenzspannungsschaltung dauerhaft durchgängig.
• Die erfindungsgemäße Referenzspannungsschaltung ermöglicht die Erzeugung eines Referenzspannungssignals mit gegenüber üblichen Referenzspannungsschaltungen in typischen Applikationen um einen bis zu etwa einen Faktor 100 reduzierten Leistungsbedarf. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Betrieb einer solchen Referenzspannungsschaltung.
• Die Referenzspannung wird durch eine Referenzspannungsschaltung erzeugt, wobei eine Referenzspannungsquelle zeitweise von einem Hilfs- oder Versorgungspotential getrennt wird und dabei während einer Ein-Zeitspanne nicht unterbrochener Spannungsversorgung mindestens zeitweise für die Dauer einer Lade-Zeitspanne eine Ladungsspeichereinrichtung geladen wird und zumindest während einer Aus-Zeitspanne unterbrochener Spannungsversorgung das Referenzspannungssignal aus der Ladungsspeichereinrichtung erzeugt wird.
• Das Laden der Ladungsspeichereinrichtung wird nach einer ersten Ausführungsform bevorzugt periodisch ausgeführt. Vorteilhafterweise wird dabei zunächst ein mindestens erforderliches Verhältnis von Lade-Zeitspanne zur Periodendauer ermittelt und die Lade-Zeitspanne entsprechend des mindestens erforderlichen Quotienten aus Lade-Zeitspanne und Periodendauer festgesetzt. In der Folge ergibt sich über eine minimale Lade-Zeitspanne auch ein minimaler Quotient von Ein-Zeitspanne zur Periodendauer (Du ty-Cyle) und vorteilhafterweise eine geringst mögliche Leistungsaufnahme der Referenzspannungsquelle. Die mindestens erforderliche Lade-Zeitspanne ergibt sich dabei aus der zulässigen Toleranz des Referenzspannungssignals, dem Betrag des Leckstroms betreffend der Ladungsspeichereinrichtung und einem oft zu vernachlässigenden Betrag eines Laststroms am Referenzspannungsanschluss.
• Nach einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird das Referenzspannungssignal durch den Vergleich der Ladespannungen der Ladungsspeichereinrichtung und einer Kontrollspeichereinrichtung überwacht. Dabei weisen die beiden Speichereinrichtungen deutlich unterscheidbare Kapazitäten auf.
• Während der Ein-Zeitspanne werden beide Kapazitäten auf die selbe Ladespannung, in der Regel die Referenzspannung, aufgeladen. Während der Aus-Zeitspanne werden die beiden Speichereinrichtungen voneinander entkoppelt. Dabei ändern sich die Ladespannungen der beiden Speichereinrichtungen infolge von Leckströmen. Die Höhe der Leckströme wird dabei jeweils überwiegend durch die Schalteinrichtungen, die die jeweils freigeschalteten (floating) Anschlüsse der beiden Speichereinrichtungen isolieren, bestimmt und ist in erster Näherung unabhängig von der Kapazität. Die beiden Speichereinrichtungen entladen sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Kapazität bei etwa gleichen Leckströmen unterschiedlich schnell. Aus der Differenz der beiden Ladespannungen kann auf die Abweichung der Ladespannung der Ladungsspeichereinrichtung von einem Sollwert der Referenzspannung zurückgeschlossen werden. Überschreitet die Differenz einen festgesetzten Wert, so wird ein Überwachungssignal generiert. Durch das Überwachungssignal werden die erste und die zweite Schalteinrichtung, sowie die Kontrollschalteinrichtung angesteuert und die Referenzspan nungsquelle wieder an das Hilfs- oder Versorgungspotential und die Ladungs-, sowie die Kontrollspeichereinrichtung wieder an den Referenzausgang der Referenzspannungsquelle angeschlossen.
• Bevorzugterweise wird ein Beginn einer Lade-Zeitspanne gegen einen Beginn einer Ein-Zeitspanne um eine Verzögerung TEL verzögert, wobei zunächst eine optimale Verzögerung TEL ermittelt und festgesetzt wird. Die Verzögerung wird einerseits möglichst klein gewählt, um die Ein-Zeitspanne und damit die Leistungsaufnahme zu minimieren. Andererseits muss die Verzögerung mindestens so groß gewählt werden, dass das Referenzspannungssignal durch das Einschwingen der Referenzspannungsquelle nicht mehr als zulässig verfälscht wird.
• Das Ende der Ein-Zeitspanne wird gegenüber dem Ende des Lade-Vorgangs um eine weitere Verzögerungszeit TLA so weit verzögert, dass der Ladevorgang unter Berücksichtigung von Bauteiltoleranzen sicher vor dem Ende der Ein-Zeitspanne beendet wird.
• Bevorzugterweise wird die Ein-Zeitspanne nicht unterbrochener Spannungsversorgung im Wesentlichen dreimal so groß gewählt wie die Lade-Zeitspanne. Ferner wird das Intervall zur Ladungsspeicherung in die Mitte des Intervalls der Ein-Zeitspanne gelegt.
• Wie bereits beschrieben, weisen in aller Regel monolithisch aufgebaute Bandgap-Referenzen einen Rückwirkungspfad und im Rückwirkungspfad eine Tiefpass-Kapazität auf. Mittels der Tiefpass-Kapazität wird auf übliche Weise ein Schwingen des rückgekoppelten Systems verhindert. Beim Anschalten der Bandgap-Referenz wird die Tiefpass-Kapazität zunächst mindestens teilweise geladen, bevor die Referenzspannung stabil am Aus gang der Bandgap-Referenz ansteht. Nach dem Ausschalten der Bandgap-Referenz wird die Tiefpass-Kapazität mindestens teilweise entladen, so dass sie bei einem erneuten Anschalten der Bandgap-Referenz zunächst erneut geladen werden muss.
• Erfindungsgemäß wird die Tiefpass-Kapazität während der Aus-Zeitspanne freigeschaltet, so dass beide Anschlüsse der Tiefpass-Kapazität isoliert sind. Dadurch wird die Ladung auf der Tiefpass-Kapazität während der Aus-Zeitspanne eingefroren. Bei einem erneuten Wiederanschalten der Bandgap-Referenz ist die Tiefpass-Kapazität bereits geladen. Die Zeitdauer, nach der die Referenzspannung stabil am Ausgang der Bandgap-Referenz ansteht, ist reduziert. Die Ladungsspeichereinrichtung kann mittels der zweiten Schalteinrichtung ohne Verlust an Genauigkeit früher an die Bandgap-Referenz geschaltet und daher die Ein-Zeitspanne verkürzt werden. Damit geht vorteilhafterweise eine weitere Verringerung der Leistungsaufnahme einher.
• Die Höhe der Leckströme in einer Halbleitereinrichtung ist in hohem Maße von der Temperatur der Halbleitereinrichtung abhängig. Eine Erhöhung der Temperatur der Halbleitereinrichtung um etwa 6 Kelvin führt in etwa zu einer Verdopplung der Leckstromdichte. Die Arbeitsströme werden in aller Regel so gewählt, dass die Referenzspannung auch bei der höchsten für die Applikation spezifizierten Temperatur innerhalb der zulässigen Toleranz liegt. Mit steigender Temperatur steigen aber auch die Leckströme insbesondere der zweiten Schalteinrichtung im geöffneten Zustand. Dies führt zu einer Spannungsänderung an der Ladungsspeichereinrichtung, die durch den Leckstrom der geöffneten zweiten Schalteinrichtung bedingt ist.
• In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Temperatur einer die Referenzspannungsschaltung bergenden Halbleitereinrichtung überwacht. Überschreitet die gemessene Temperatur eine Maximaltemperatur, so bleiben der erste und der zweite Signalpfad der Referenzspannungsschaltung dauerhaft durchgängig.
• Bevorzugterweise wird als Maximaltemperatur eine Temperatur gewählt, bei der ein sich dann einstellender Leckstrom einen permanenten Ladevorgang der Ladungsspeichereinrichtung erforderlich macht.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, wobei für einander entsprechende Komponenten und Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
• Es zeigen:
• 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erstes Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung,
• 2 ein vereinfachten Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung,
• 3 ein vereinfachtes Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung,
• 4 ein vereinfachtes Zeitdiagramm zum dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung,
• 5 ein vereinfachtes Schaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung und
• 6 ein Schaltbild einer auf dem dritten Ausführungsbeispiel beruhenden Referenzspannungsschaltung.
• Die 1 zeigt eine Referenzspannungsschaltung 1 mit einer Referenzspannungsquelle 2. Die Referenzspannungsquelle 2 ist dabei alternativ als passiver Spannungsteiler A, als Zener-Dioden-Referenz B, als Basis-Emitter-Dioden-Referenz C oder als Bandgap-Referenz 20 ausgeführt. Die Referenzspannungsquelle 2 ist über einen ersten Signalpfad 31 mit einem Eingangsanschluss 3 verbunden, über den der Referenzspannungsquelle 2 ein Hilfs- oder Versorgungspotential zugeführt wird. Weiterhin ist ein Referenzausgang 21 der Referenzspannungsquelle 2 über einen zweiten Signalpfad 51 an den Referenzspannungsanschluss 5 angeschlossen. Die Referenzspannungsquelle 2 ist ferner in diesem Beispiel mit zwei Bezugsanschlüssen 4, 4' der Referenzspannungsschaltung 1 verbunden. Dabei wird über einen ersten Bezugsanschluss 4 ein durch das Hilfs- oder Versorgungspotential zugeführter Arbeitsstrom zurückgeführt. Die Referenzspannung steht zwischen dem Referenzspannungsanschluss 5 und dem zweiten Bezugsanschluss 4' an.
• Im ersten Signalpfad 31 ist eine erste Schalteinrichtung 32 angeordnet, die über einen dritten Signalpfad 321 steuerbar ist. Im zweiten Signalpfad 51 ist eine zweite Schalteinrichtung 52 angeordnet, die über einen vierten Signalpfad 521 steuerbar ist. Zwischen dem Referenzspannungsanschluss 5 und dem zweiten Bezugsanschluss 4' ist eine Ladungsspeichereinrichtung 53 angeordnet. Ferner weist die Referenzspannungs schaltung 1 eine Impulsgeneratorschaltung 60 auf, die über den dritten und vierten Signalpfad 321, 521 mit den Schalteinrichtungen 32 und 52 verbunden ist.
• Ausgehend vom Zustand während einer Aus-Zeitspanne, während der beide Schalteinrichtungen 32, 52 geöffnet sind, generiert die Impulsgeneratorschaltung 60 ein ENABLE-Signal, das über den dritten Signalpfad 321 die erste Schalteinrichtung 32 schließt. Dadurch wird die Referenzspannungsquelle 2 mit dem zwischen dem Eingangsanschluss 3 und dem ersten Bezugspotential 4 angeschlossenen Hilfs- oder Versorgungspotential verbunden. Nach einer Einschwingzeit der Referenzspannungsquelle 2 steht am Referenzausgang 21 eine stabile Referenzspannung an. Zu diesem Zeitpunkt generiert die Impulsgeneratorschaltung 60 ein SAMPLE-Signal, das über den vierten Signalpfad 521 die Schalteinrichtung 52 schließt. Die Ladungsspeichereinrichtung 53 wird über den Referenzausgang 21 auf das Potential des Referenzspannung aufgeladen. Daraufhin beendet die Impulsgeneratorschaltung 60 das SAMPLE-Signal. Die zweite Schalteinrichtung 52 wird geöffnet. Über der Ladungsspeichereinrichtung 53 fällt weiterhin die Referenzspannung ab. Gleichzeitig mit dem SAMPLE-Signal oder danach beendet die Impulsgeneratorschaltung 60 das ENABLE-Signal und die erste Schalteinrichtung 32 wird geöffnet. Für eine Aus-Zeitspanne, während der die erste Schalteinrichtung 32 geöffnet ist, zieht die Referenzspannungsquelle keinen Arbeitsstrom aus der Hilfs- oder Versorgungsspannung.
• Die Referenzspannungsschaltung 1 weist weiterhin eine Temperaturüberwachungsschaltung 90 auf, die entweder mit der Impulsgeneratorschaltung 60 oder den Schalteinrichtungen 32, 52 verbunden ist. Die Temperaturüberwachungsschaltung 90 erfasst die Temperatur eines Halbleitersubstrats, in dem beispielsweise die zweite Schalteinrichtung 52 angeordnet ist. Über steigt die von der Temperaturüberwachungsschaltung 90 erfasste Temperatur eine Maximaltemperatur, bei der eine insbesondere durch einen Leckstrom an der geöffneten zweiten Schalteinrichtung 52 bewirkte Spannungsänderung die Referenzspannung am Referenzspannungsanschluss in unzulässiger Weise verfälscht, so wird ein Öffnen der ersten und der zweiten Schalteinrichtung 32, 52 unterbunden.
• Die 2 unterscheidet sich von der 1 durch eine Spannungsüberwachungsschaltung 70 anstelle der Impulsgeneratorschaltung 60. Die Spannungsüberwachungsschaltung 70 generiert die ENABLE- und SAMPLE-Signale nicht periodisch, sondern in Abhängigkeit einer tatsächlichen Spannungsänderung am Referenzspannungsanschluss. Eine Abweichung der Referenzspannung von einem Sollwert wird dabei in diesem Beispiel durch den Vergleich der Entladekurve zweier Speichereinrichtungen 53, 73 unterschiedlicher Kapazität bei kapazitätsunabhängigen Leckströmen ermittelt.
• Dazu weist die Referenzspannungsschaltung 1 in diesem Beispiel einen Kontrollpfad 71 zwischen dem Referenzausgang 21 und einem Bezugsanschluss 4, 4' auf. In diesem Kontrollpfad 71 ist eine Kontrollschalteinrichtung 72 und in Serie dazu eine Kontrollspeichereinrichtung 73 angeordnet.
• Die Kontrollschalteinrichtung 72 wird synchron mit der zweiten Schalteinrichtung 52 mit dem SAMPLE-Signal betrieben. Während einer Lade-Zeitspanne sind die Schalteinrichtungen 52, 72 geschlossen und die Kontrollspeichereinrichtung 73 und die Ladungsspeichereinrichtung 53 werden auf das selbe Potential der Referenzspannung aufgeladen. Nach Öffnen der Schalteinrichtungen 52, 72 beginnen sich sowohl die Kontrollspeichereinrichtung 73 als auch die Ladungsspeichereinrichtung 53 aufgrund von Leckströmen zu entladen. Der Betrag und die Richtung der Leckströme werden durch die Ausbildung der zugeordneten Schalteinrichtungen 52, 72 im geöffneten Zustand bestimmt, sind also in erster Näherung unabhängig vom jeweiligen Kapazitätswert. Die Speichereinrichtungen 53, 73 entladen sich unterschiedlich schnell. Aus der Spannungsdifferenz der beiden Ladespannungen wird in der Spannungsüberwachungsschaltung 70 auf die tatsächliche Abweichung der Referenzspannung von einem Sollwert zurückgeschlossen und die ENABLE- und SAMPLE-Signale entsprechend gesteuert.
• Die 3 stellt ein vereinfachtes Beispiel für eine erfindungsgemäße Referenzspannungsschaltung mit einer Bandgap-Referenz 20 als Referenzspannungsquelle dar. Dabei werden die Kollektorströme der Transistoren QB2 und QB3 über einen Rückkopplungspfad QB1, MB3 abgeglichen. Im Rückkopplungspfad ist eine Tiefpass-Kapazität 8 angeordnet, die hohe Frequenzen und damit eine Eigenschwingung des rückgekoppelten Systems unterdrückt. Die Tiefpass-Kapazität 8 bewirkt ferner, dass nach einem Schließen der ersten Schalteinrichtung 32 die Referenzspannung erst verzögert am Referenzausgang 21 ansteht.
• In den Zuleitungen zur Tiefpass-Kapazität 8 sind daher in diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung weitere Schalteinrichtungen 81, 82 vorgesehen, die im Wesentlichen synchron zum ENABLE-Signal und zur ersten Schalteinrichtung 31 geschlossen bzw. geöffnet werden. Dadurch wird eine Ladung auf der Tiefpass-Kapazität 8 eingefroren. Bei einem folgenden ENABLE-Signal weist die Tiefpass-Kapazität bereits eine Vorladung auf, wodurch die Referenzspannung schneller stabil am Referenzausgang 21 ansteht.
• In der 4 sind die Zeitdiagramme für das ENABLE-Signal, die Spannung Vref am Referenzausgang 21 einer Bandgap-Referenz 20, das SAMPLE-Signal, das Referenzspannungssignal VBG am Referenzspannungsanschluss 5, eine Spannung VTP über die Tiefpass-Kapazität 8 in einer Anordnung ohne weitere Schalteinrichtungen 81, 82 und eine Spannung VTP' über die Tiefpass-Kapazität 8 in einer Anordnung mit weiteren Schalteinrichtungen 81, 82 dargestellt.
• Ausgehend vom ENABLE-Signal mit Impulsen von etwa 15 μs Länge und einer Periode von 1 ms ergeben sich am Referenzausgang 21 gegenüber den ENABLE-Impulsen verzögerte Impulse. Bedingt durch das Einschwingen des rückgekoppelten Systems ergibt sich ein Einschwingen des Impulses. Nach einer Zeit TEL ist die Amplitude der Schwingung auf einen Wert unter 0,5% des Wertes der Referenzspannung abgeklungen. Darauf wird ein SAMPLE-Impuls ausgelöst und die Ladungsspeichereinrichtung 53 geladen. Über die Ladungsspeichereinrichtung 53 fällt das Referenzspannungssignal VBG ab. Nachdem das Referenzspannungssignal einen Sollwert der Referenzspannung erreicht hat, wird zunächst der SAMPLE-Impuls und gleichzeitig oder darauf der ENABLE-Impuls zurückgesetzt. Die Spannung Vref am Referenzausgang fällt gemäß einer Entladekurve schnell ab. Die Spannung VBG am Referenzspannungsanschluss steigt oder fällt je nach Ausbildung der zweiten Schalteinrichtung als P-MOSFET (strichliert) oder N-MOSFET (strichpunktiert). Durch eine Kombination von N-MOSFET und P-MOSFET (durchgezogen) als zweite Schalteinrichtung wird eine teilweise Kompensation der Leckströme erzielt. Aufgrund dieser Kompensation und einer vergleichsweise hohen Kapazität der Ladungsspeichereinrichtung von etwa 15 pF ändert sich die Spannung VBG vergleichsweise langsam. Nach einer Periode T wird durch einen erneuten ENABLE/SAMPLE-Zyklus die Ladung der Ladungsspeichereinrichtung und damit die Amplitude des Referenzspannungssignals aufgefrischt.
• An der Tiefpass-Kapazität 8 ergeben sich abhängig davon, ob weitere Schalteinrichtungen vorgesehen sind oder nicht die Signalverläufe VTP und VTP'. Es ist zu erkennen, dass durch ein zwischenzeitliches Isolieren der Anschlüsse der Tiefpass-Kapazität die Spannung VTP' nach einem erneuten Anschalten der Referenzspannungsquelle an eine Hilfs- oder Versorgungsspannung schneller ihren Endwert erreicht. Im Diagramm für die Referenzspannung Vref weist der zweite Impuls eine um TTP verringerte Verzögerungszeit auf.
• Damit lässt sich die Leistungsaufnahme einer erfindungsgemäße Referenzspannungsschaltung auf Kosten einer eingeschränkten Genauigkeit während einer ersten Einschaltphase von mehreren Millisekunden weiter verringern.
• In der 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Referenzspannungsschaltung mit einem weiteren Typ einer Bandgap-Referenz dargestellt.
• Die 6 ist ein detailliertes Schaltbild einer Referenzspannungsschaltung nach dem dritten Ausführungsbeispiel. Dabei ist die zweite Schalteinrichtung 52 durch eine Parallelschaltung aus einem N-MOSFET MB19 und einem P-MOSFET MB20 realisiert, wodurch eine teilweise Kompensation der Leckströme der beiden MOSFETs MB19, MB20 erzielt wird.
• Der Arbeitsstrom der Bandgap-Referenz 20 wird über den MOSFET MB4 geschaltet. Daneben ist die Bandgap-Referenz noch über weitere, aber hochohmige Signalpfade mit dem Eingangsanschluss 3 verbunden. Die hochohmigen Signalpfade liefern keinen nennenswerten Beitrag zur Leistungsaufnahme der Referenzspannungsschaltung.

Claims (18)

1. Verfahren zur Erzeugung einer Referenzspannung mittels einer Referenzspannungsschaltung (1), bei dem – während einer Ein-Zeitspanne nicht unterbrochener Spannungsversorgung einer Referenzspannungsquelle (2) mindestens zeitweise eine Ladungsspeichereinrichtung (53) geladen wird, – die Spannungsversorgung der Referenzspannungsquelle (2) zeitweise für eine Aus-Zeitspanne unterbrochen wird und – zumindest während der Aus-Zeitspanne die Referenzspannung aus der Ladungsspeichereinrichtung (53) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – als Referenzspannungsquelle (2) eine Bandgap-Referenz (20) mit Rückkopplungspfad vorgesehen wird, – im Rückkopplungspfad eine Tiefpass-Kapazität (8) angeordnet wird, – die Tiefpass-Kapazität (8) während der Aus-Zeitspanne frei geschaltet wird, – die während der Ein-Zeitspanne auf der Tiefpass-Kapazität (8) gespeicherte Ladung während der Aus-Zeitspanne gespeichert bleibt und – die Tiefpass-Kapazität (8) zu Beginn der Ein-Zeitspanne wieder in den Rückkopplungspfad geschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laden der Ladungsspeichereinrichtung (53) periodisch gesteuert wird, wobei das Verhältnis einer Lade-Zeitspanne zur Periodendauer aus einer zulässigen Toleranz des Referenzspannungssignals, dem Betrag eines Leckstroms der Referenzspannungsschaltung (1) und dem Betrag eines Laststroms ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Referenzspannung durch den Vergleich der Ladespannung zweier Kondensatoren unterschiedlicher Kapazität überwacht wird, – bei einer unzulässigen Abweichung der Referenzspannung vom Sollwert ein Überwachungssignal generiert wird und – mittels des Überwachungssignals eine Unterbrechung und/oder ein Ende einer Unterbrechung der Spannungsversorgung und/oder das Laden der Ladungsspeichereinrichtung (53) gesteuert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein-Zeitspanne nicht unterbrochener Spannungsversorgung größer gewählt wird als die Lade-Zeitspanne und der Beginn der Lade-Zeitspanne gegenüber dem Beginn der Ein-Zeitspanne um eine Verzögerung TEL verzögert wird, wobei die Verzögerung TEL so gewählt wird, dass eine Amplitude des Referenzspannungssignals um nicht mehr als 1% von einem Sollwert des Referenzspannungssignals abweicht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Ein-Zeitspanne gegenüber dem Ende der Lade-Zeitspanne um eine Verzögerung TLA verzögert wird, wobei die Verzögerung TLA so gewählt wird, dass ein Ladevorgang unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen sicher vor dem Ende der Ein-Zeitspanne beendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein-Zeitspanne nicht unterbrochener Spannungsversorgung im Wesentlichen dreimal so groß gewählt wird wie die Lade-Zeitspanne und die Lade-Zeitspanne in die Mitte der Ein-Zeitspanne gelegt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Temperatur eines Halbleitersubstrats, in dem mindestens Teile der Referenzspannungsquelle (2) ausgebildet sind, überwacht wird und – bei Übersteigen einer Maximaltemperatur die Referenzspannungsquelle (2) ununterbrochen betrieben und die Ladungsspeichereinrichtung (53) ununterbrochen geladen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Maximaltemperatur eine Temperatur gewählt wird, bei der sich aus der zulässigen Toleranz des Referenzspannungssignals, dem Betrag des Leckstroms der Referenzspannungsschaltung (1) und dem Betrag des Laststroms mindestens eine ununterbrochene Lade-Zeitspanne ergibt.
9. Referenzspannungsschaltung (1) mit einer Referenzspannungsquelle (2), einem Eingangsanschluss (3) zum Einspeisen eines Arbeitsstroms, mindestens einem Bezugsanschluss (4) und einem Referenzspannungsanschluss (5), wobei – der Eingangsanschluss (3) über einen ersten Signalpfad (31) und der Referenzspannungsanschluss (5) über einen zweiten Signalpfad (51) mit der Referenzspannungsquelle (2) verbunden ist, – im ersten Signalpfad (31) eine erste Schalteinrichtung (32) vorgesehen ist, – im zweiten Signalpfad (51) eine zweite Schalteinrichtung (52) vorgesehen ist, – eine Ladungsspeichereinrichtung (53) vorgesehen ist, von der ein erster Anschluss mit dem Referenzspannungsanschluss (5) zu dessen Spannungsversorgung verbunden ist, – in einer ersten Konfiguration der Schalteinrichtungen (32, 52) die Ladungsspeichereinrichtung (53) mittels des Arbeitstroms aus dem Eingangsanschluss (3) über die Referenzspannungsquelle (2) temporär aufladbar ist und – in einer zweiten Konfiguration der Schalteinrichtung (32, 52) die Referenzspannungsquelle (2) und die Ladungsspei chereinrichtung (53) vom Eingangsanschluss (3) trennbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die Referenzspannungsquelle (2) als Bandgap-Referenz (20) mit Rückkopplungspfad und einer Tiefpass-Kapazität (8) im Rückkopplungspfad ausgebildet ist und – in den beiden Zuleitungen der Tiefpass-Kapazität (8) jeweils eine weitere im Wesentlichen synchron zur ersten Schalteinrichtung (32) zu öffnende und zu schließende Schalteinrichtung (81, 82) angeordnet ist.
10. Referenzspannungsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Anschluss der Ladungsspeichereinrichtung (53) mit dem Bezugsanschluss (4) verbunden ist.
11. Referenzspannungsschaltung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungsquelle (2) als monolithisch integrierte Bandgap-Referenz (20) ausgebildet ist.
12. Referenzspannungsschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungsquelle (2), die Schalteinrichtungen (32, 52) und die Ladungsspeichereinrichtung (53) monolithisch integriert sind.
13. Referenzspannungsschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch eine Impulsgeneratorschaltung (60) zur Erzeugung periodischer Steuersignale, wobei die Impulsgeneratorschaltung (60) über einen dritten Signalpfad (321) mit der ersten Schalteinrichtung (31) und über einen vierten Signalpfad (521) mit der zweiten Schalteinrichtung (32) verbunden ist.
14. Referenzspannungsschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch eine Spannungsüberwachungsschaltung (70), die mindestens mit dem Referenzspannungsanschluss (5), einem Bezugsanschluss (4') und den Schalteinrichtungen (32, 52) verbunden ist.
15. Referenzspannungsschaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsüberwachungsschaltung (70) einen Kontrollpfad (71) mit einer Kontrollschalteinrichtung (72) und einer Kontrollspeichereinrichtung (73) aufweist, wobei die Kontrollschalteinrichtung (72) parallel zur zweiten Schalteinrichtung (52) an der Referenzspannungsquelle (2) und die Kontrollspeichereinrichtung (73) zwischen der Kontrollschalteinrichtung (72) und dem zweiten Anschluss der Ladungsspeichereinrichtung (53) angeordnet ist und eine von der ersten Ladungsspeichereinrichtung (53) deutlich verschiedene Kapazität aufweist.
16. Referenzspannungsschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schalteinrichtung (52) durch zwei parallel geschaltete MOSFET (522, 523) ausgebildet ist, wobei der erste MOSFET ein N-MOSFET (522) und der zweite MOSFET ein P-MOSFET (523) ist.
17. Referenzspannungsschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtungen (81, 82) über Signalpfade mit der Impulsgeneratorschaltung (60) oder der Spannungsüberwachungsschaltung (70) verbunden und in den Zuleitungen einer im Rückkopplungspfad der Bandgap-Referenz (20) zur Schwingungsunterdrückung vorgesehenen Tiefpass-Kapazität (8) angeordnet sind.
18. Referenzspannungsschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, gekennzeichnet durch eine Temperaturüberwachungsschaltung (90), die mittels Temperaturüberwachungs-Signalpfaden mit den Schalteinrichtungen (32, 52) und/oder der Impulsgeneratorschaltung (68) oder der Spannungsüberwachungsschaltung (70) verbunden ist.