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Dokumentenidentifikation DE102004062249B4 06.12.2007
Titel Spannungsregler
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Köberle, Michael, Dr., Villach, AT;
Groiß, Stefan Hermann, Dr., Villach-Landskron, AT;
Bach, Elmar, Dr., Villach, AT
Vertreter Bosch, Graf von Stosch, Jehle Patentanwaltsgesellschaft mbH, 80639 München
DE-Anmeldedatum 23.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004062249
Offenlegungstag 13.07.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse G05F 1/56(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung.

Bei Halbleiter-Bauelementen, insbesondere z.B. bei entsprechenden, integrierten (analogen bzw. digitalen) Rechenschaltkreisen, z.B. Mikroprozessoren bzw. Mikrocontrollern, etc., etc., Halbleiter-Speicherbauelementen wie z.B. Funktionsspeicher-Bauelementen (PLAs, PALs, etc.) und Tabellenspeicher-Bauelementen (z.B. ROMs oder RAMs, insbesondere SRAMs und DRAMs), etc., etc., kann sich ein intern im Bauelement verwendeter Spannungspegel von einem außerhalb des Baulements verwendeten externen Spannungspegel unterscheiden.

Insbesondere kann der intern verwendete Spannungspegel kleiner sein, als der extern verwendete Spannungspegel – beispielsweise kann der intern verwendete Spannungspegel 1,5 V betragen, und der extern verwendete Spannungspegel kann z.B. im Bereich zwischen 1,5 V bis 2,5 V liegen.

Ein gegenüber dem extern verwendeten Spannungspegel verringerter interner Spannungspegel hat den Vorteil, dass hierdurch die Verlustleistungen im Halbleiter-Bauelement reduziert werden können.

Des weiteren kann die externe Spannungsversorgung relativ starken Schwankungen unterworfen sein, und/oder kann die von der externen Spannungsversorgung bereitgestellte Spannung relativ ungenau sein.

Damit das Bauelement fehlerfrei betrieben werden kann, wird die von der externen Spannungsversorgung bereitgestellte externe Spannung mittels eines Spannungsreglers in eine (nur relativ geringen Schwankungen unterworfene, auf einen bestimmten, konstanten, z.B. verringerten Wert hin geregelte) interne Spannung umgewandelt.

Herkömmliche Spannungsregler können z.B. – als Regelverstärker – einen Differenzverstärker, und – als „Pass Device" – einen Feldeffekttransistor aufweisen. Das Gate des Feldeffekttransistors kann an einen Ausgang des Differenzverstärkers angeschlossen sein, und die Source des Feldeffekttransistors z.B. an die externe Spannungsversorgung.

An den Plus-Eingang des Differenzverstärkers wird eine – nur relativ geringen Schwankungen unterworfene – Referenzspannung angelegt. Die am Drain des Feldeffekttransistors ausgegebene Spannung kann direkt, oder z.B. unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers an den Minus-Eingang des Differenzverstärkers rückgekoppelt werden.

Der Differenzverstärker regelt die am Gate-Anschluß des Feldeffekttransistors anliegende Spannung so, dass die (rückgekoppelte) Drain-Spannung – und damit die vom Spannungsregler an einem Spannungsregler-Ausgang ausgegebene Spannung – konstant ist, und gleich groß, wie die Referenzspannung, oder z.B. um einen bestimmten Faktor größer.

Der o.g., herkömmliche Spannungsregler hat u.a. den Nachteil, dass sich für ihn – insbesondere dann, wenn am Spannungsregler-Ausgang eine relativ geringe ohmsche Last anliegt – nur eine relativ kleine Phasenreserve (PM bzw. phase margin) ergibt. Er neigt somit zur Instabilität. Dieses Problem wird bei relativ hohen kapazitiven Lasten weiter verschlimmert; die Gefahr, dass der o.g., herkömmliche Spannungsregler Eigenschwingungen erzeugt, ist somit relativ gross.

In der EP 1 065 580 A1 ist eine Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung gezeigt, mit welcher eine an einem Eingang der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung anliegende erste Spannung in eine zweite, an einem Ausgang der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung anliegende Spannung umgewandelt wird, und welche eine Regelungs-Verstärker-Einrichtung, einen zwischen den Eingang und den Ausgang geschalteten Transistor, eine Rückkoppel-Einrichtung zum Rückkoppeln der Ausgangs-Spannung an die Regelungs-Verstärker-Einrichtung, und eine Einrichtung zur Erhöhung der Phasenreserve aufweist.

Aus der DE 101 19 858 A1 ist eine Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung bekannt, welche eine zwei Widerstände aufweisende Rückkoppel-Einrichtung zum Rückkoppeln einer Ausgangs-Spannung an eine Regelungs-Verstärker-Einrichtung aufweist, sowie eine Vielzahl weiterer Bauelemente zum Gewährleisten einer Mindest-Phasenreserve zur Stabilisierung. Beispielsweise können am Ausgang der Regelungs-Verstärker-Einrichtung – in Reihe geschaltet, und mit Masse verbunden – ein Kondensator und ein Widerstand vorgesehen sein, sowie am Ausgang der Rückkoppel-Einrichtung – ebenfalls mit Masse verbunden – ein weiterer Kondensator, und – parallel zu einem ersten der Widerstände der Rückkoppel-Einrichtung – ein zusätzlicher Kondensator.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine neuartige Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung bereitzustellen. Sie erreicht dieses und weitere Ziele durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik;

2 ein Bode-Diagramm zur Veranschaulichung der bei der in 1 und 3 gezeigten Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung jeweils vorhandenen Phasenreserve (PM); und

3 eine schematische Darstellung einer Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 1 gemäß dem Stand der Technik gezeigt.

Die Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 1 kann z.B. in ein entsprechendes Halbleiter-Bauelement eingebaut sein, z.B. in einen integrierten (analogen bzw. digitalen) Rechenschaltkreis, z.B. Mikroprozessor bzw. Mikrocontroller, etc., etc., bzw. ein Halbleiter-Speicherbauelement wie z.B. PLA, PAL, ROM, RAM, insbesondere SRAM oder DRAM, etc., etc.

Wie aus 1 hervorgeht, weist die Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 1 – als Regelverstärker – einen Differenzverstärker 4 mit einem Plus-Eingang 11 und einem Minus-Eingang 12 auf, und – als „Pass Device" – einen Feldeffekttransistor 5 (hier: ein p-Kanal-Feldeffekttransistor).

Ein Ausgang 6 des Differenzverstärkers 4 ist über eine Leitung 8 mit einem Gate-Anschluß 7 des Feldeffekttransistors 5 verbunden.

Wie weiter in 1 gezeigt ist, ist die Source des Feldeffekttransistors 5 über eine Leitung 9 an die – z.B. ungeregelte, bzw. entsprechenden, unerwünschten Schwankungen unterworfene, bzw. Spannungen mit relativ ungenauer Höhe zur Verfügung stellende – Versorgungsspannung (VDD) angeschlossen. Beispielsweise kann die Höhe der Versorgungsspannung (VDD) im Bereich zwischen 1,5 V und 2,5 V liegen, z.B. 1,8 V betragen.

Am Minus-Eingang 12 des Differenzverstärkers 4 liegt eine – nur relativ geringen Schwankungen unterworfene, intern im Bauelement verfügbare bzw. auf herkömmliche Weise gewonnene – Referenzspannung (UREF) an.

Die am Drain des Feldeffekttransistors 5, bzw. an einer daran angeschlossenen Leitung 10 ausgegebene Spannung (Ua) wird unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers 2, d.h. auf heruntergeteilte Weise an den Differenzverstärker 4 rückgekoppelt. Hierzu kann der Drain des Feldeffekttransistors 5 an einen ersten, einen ohmschen Widerstand R2 aufweisenden Widerstand 13 des Spannungsteilers 2 angeschlossen sein, der zum einen (über einen weiteren Spannungsteiler-Widerstand 14) mit Masse, und zum anderen mit dem Plus-Eingang 11 des Differenzverstärkers 4 verbunden ist. Die am Plus-Eingang 11 des Differenzverstärkers 4 anliegende, rückgekoppelte Spannung ist dann um einen bestimmten Faktor kleiner, als die Drain-Spannung (Ua).

Die am Gate-Anschluß 7 des Feldeffekttransistors 5 anliegende Spannung wird vom Differenzverstärker 4 dann so geregelt, dass gilt: Ua = Uref × (1 + (R2/R1))

Bei einer alternativen Ausgestaltung der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung kann die Drain-Spannung (Ua) auch direkt an den Differenzverstärker 4 rückgekoppelt werden; der Drain des Feldeffekttransistors 5 kann hierzu (direkt) über eine entsprechende Leitung mit dem Plus-Eingang 11 des Differenzverstärkers 4 verbunden sein (die am Plus-Eingang 11 des Differenzverstärkers 4 anliegende, rückgekoppelte Spannung ist dann gleich groß, wie die Drain-Spannung (Ua)).

In diesem Fall regelt der Differenzverstärker 4 die am Gate-Anschluß 7 des Feldeffekttransistors 5 anliegende Spannung so, dass die (rückgekoppelte) Drain-Spannung (Ua) gleich groß ist, wie die Referenzspannung (Uref).

Die am Drain des Feldeffekttransistors 5, bzw. an der o.g. Leitung 10 ausgegebene Spannung (Ua) stellt die Ausgangsspannung der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 1 dar.

Durch die o.g. Regelung wird erreicht, dass die Ausgangsspannung (Ua) der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 1 – im Gegensatz zu der Versorgungsspannung (VDD), die z.T. relativ starken Schwankungen unterworfen sein kann – eine konstante Größe aufweist – z.B. 1,5 V.

Die Größe der Ausgangsspannung Ua kann gemäß der o.g. Formel – bei vorgegebener Größe der Referenzspannung (UREF) – z.B. dadurch auf den jeweils gewünschten Wert eingestellt werden, dass der Widerstand R2 bzw. der Widerstand R1 entsprechend dimensioniert wird (bzw. genauer das Verhältnis der Widerstandswerte (R2/R1) entsprechend so gewählt wird, dass sich gemäß der o.g. Formel ein entsprechender – gewünschter – Wert für Ua ergibt).

Die in 1 gezeigte Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 1 hat den Nachteil, dass sich – insbesondere bei relativ geringen ohmschen Ausgangs-Lasten (veranschaulicht durch den in 1 gezeigten Widerstand RL (Widerstand 15)) und/oder relativ hohen kapazitiven Ausgangs-Lasten (veranschaulicht durch die in 1 gezeigte Kapazität CL (Kondensator 16)) – nur eine relativ kleine Phasenreserve (PM bzw. phase margin) ergibt (vgl. auch das in 2 gezeigte Bode-Diagramm). Die Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 1 neigt somit zur Instabilität.

Die Phasenreserve (PM) wird i.A. – wie sich aus dem in 2 gezeigten Bode-Diagramm ergibt – bestimmt durch die Lage des Pols des Regelverstärkers (Pol p1, hier: bei der Frequenz fp1 liegend), und des Pols der Ausgangs-Last (Pol p2, hier: bei der Frequenzen fp2 liegend), sowie durch die Gleichspannungsverstärkung A(0) der offenen Regel-Schleife.

Die Phasenreserve (PM) sollte – zur Gewährleistung ausreichender Stabilität – mindestens ca. 60° betragen. Dies ist – insbesondere aufgrund des im Bode-Diagramm bei einer relativ geringen Freqenz fp2, und nahe am 0dB-Durchtrittspunkt P0 des Betrags der Schleifenverstärkung liegenden Ausgangs-Last-Pols – bei der in 1 gezeigten Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 1 nicht immer gewährleistet.

In 3 ist eine schematische Darstellung einer Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.

Die Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 kann z.B. in ein entsprechendes Halbleiter-Bauelement eingebaut sein, z.B. in einen integrierten (analogen bzw. digitalen) Rechenschaltkreis, z.B. Mikroprozessor bzw. Mikrocontroller, etc., etc., bzw. ein Halbleiter-Speicherbauelement wie z.B. PLA, PAL, ROM, RAM, insbesondere SRAM oder DRAM, etc., etc.

Die Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 weist – als Regelverstärker – einen Differenzverstärker 104 mit einem Minus-Eingang 111 und einem Plus-Eingang 112 auf, und – als „Pass Device" – einen Feldeffekttransistor 105 (hier: ein p-Kanal-Feldeffekttransistor T2).

Wie weiter aus 3 hervorgeht, weist die Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 zusätzlich einen zweiten und einen dritten Feldeffekttransistor 117, 118 (hier: ein p-Kanal-Feldeffekttransistor T1, und ein n-Kanal-Feldeffekttransistor T3) auf, und eine erste und zweite (Gleich-)Stromquelle 119, 120 (hier: eine Stromquelle I_I, und eine Stromquelle I_2), und eine – eine Transistor-Gate-Vorspannung U_bias für den Feldeffekttransistor 118 bereitstellende – (Gleich-)Spannungsquelle 121.

Ein Ausgang 106 des Differenzverstärkers 104 ist über eine Leitung 108 mit einem Gate-Anschluß 107b des Feldeffekttransistors 117 verbunden.

Wie weiter in 3 gezeigt ist, ist die Source des Feldeffekttransistors 117 an eine Leitung 110, und an den Drain des Feldeffekttransistors 105 angeschlossen, dessen Source über eine Leitung 109 an die – z.B. ungeregelte, bzw. entsprechenden, unerwünschten Schwankungen unterworfene, bzw. Spannungen mit relativ ungenauer Höhe zur Verfügung stellende – Versorgungsspannung (VDD) angeschlossen ist. Beispielsweise kann die Höhe der Versorgungsspannung (VDD) im Bereich zwischen 1,5 V und 2,5 V liegen, z.B. 1,8 V betragen.

Ein Ausgang der Spannungsquelle 121 ist über eine Leitung 122 mit einem Gate-Anschluß des Feldeffekttransistors 118 verbunden.

Die Source des Feldeffekttransistors 118 ist über eine Leitung 123 mit dem Drain des Feldeffekttransistors 117 verbunden, und über eine Leitung 124 mit der ersten Stromquelle 119.

Des weiteren ist der Drain des Feldeffekttransistors 118 über eine Leitung 125 mit der zweiten Stromquelle 120 verbunden, und über die Leitung 125, und eine Leitung 126 mit einem Gate-Anschluß 107a des Feldeffekttransistors 105.

Am Plus-Eingang 112 des Differenzverstärkers 104 liegt eine – nur relativ geringen Schwankungen unterworfene, intern im Bauelement verfügbare bzw. auf herkömmliche Weise gewonnene – Referenzspannung (UREF) an.

Die am Drain des Feldeffekttransistors 105 (bzw. der Source des Feldeffekttransistors 117), und der daran angeschlossenen Leitung 110 ausgegebene Spannung (Ua) wird unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers 102, d.h. auf heruntergeteilte Weise an den Differenzverstärker 104 rückgekoppelt. Hierzu kann der Drain des Feldeffekttransistors 105 (bzw. die Source des Feldeffekttransistors 117) an einen ersten, einen ohmschen Widerstand R2 aufweisenden Widerstand 113 des Spannungsteilers 102 angeschlossen sein, der zum einen (über einen weiteren Spannungsteiler-Widerstand 114) mit Masse, und zum anderen mit dem Minus-Eingang 111 des Differenzverstärkers 104 verbunden ist. Die am Minus-Eingang 111 des Differenzverstärkers 104 anliegende, rückgekoppelte Spannung ist dann um einen bestimmten Faktor kleiner, als die Drain-Spannung (Ua) des Feldeffekttransistors 105.

Bei einer alternativen – hier nicht gezeigten – Ausgestaltung der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung kann die Drain-Spannung (Ua) des Feldeffekttransistors 105 auch direkt an den Differenzverstärker 104 rückgekoppelt werden; der Drain des Feldeffekttransistors 105 kann hierzu (direkt) über eine entsprechende Leitung mit dem Minus-Eingang 111 des Differenzverstärkers 104 verbunden sein (die am Minus-Eingang 111 des Differenzverstärkers 104 anliegende, rückgekoppelte Spannung ist dann gleich groß, wie die Drain-Spannung (Ua) des Feldeffekttransistors 105).

Die am Drain des Feldeffekttransistors 105, bzw. an der o.g. Leitung 110 ausgegebene Spannung (Ua) stellt die Ausgangsspannung der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 dar.

Der Feldeffekttransistor 118 (Feldeffekttransistor T3) dient als Kaskode, um zu gewährleisten, dass sich der Feldeffekttransistor 117 (Feldeffekttransistor T1) im Sättigungsbereich befindet.

Von der o.g. Spannungsquelle 121 kann eine Vorspannung U_bias von z.B. zwischen 0.8 V und 1.2 V, insbesondere z.B. 1.0 V an das Gate des Feldeffekttransistor 118 angelegt werden.

Wie aus 3 hervorgeht, wird der Feldeffekttransistor 117 (Feldeffekttransistor T1) von einem Strom durchflossen, der sich aus der Differenz der von den Stromquellen 119 und 120 gelieferten Ströme ergibt (d.h. von einem Strom I_1 – I_2).

Die Höhe I_1 des von der ersten Stromquelle 119 bereitgestellten Strom ist grösser, als die Höhe des von der zweiten Stromquelle 120 bereitgestellten Stroms I_2. Beispielsweise kann I_1 zwischen 100&mgr;A und 400&mgr;A liegen (z.B. bei 200&mgr;A), und I_2 zwischen 50&mgr;A und 200&mgr;A (z.B. bei 100&mgr;A).

Durch die Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 wird erreicht, dass die an der Leitung 110 anliegende Ausgangsspannung (Ua) – im Gegensatz zu der Versorgungsspannung (VDD), die z.T. relativ starken Schwankungen unterworfen, bzw. relativ ungenau sein kann – eine konstante, vorab (z.B. durch entsprechende Wahl der Widerstände 113, 114 des Spannungsteilers 102) genau einstellbare Größe aufweist – z.B. 1,5 V.

Bei der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 ist – im Vergleich zu der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung 1 – dem als Regelverstärker fungierenden Differenzverstärker 104 eine spezielle – durch die Transistoren 118, 117, und die Spannungs- bzw. Stromquellen 119, 120, 121 gebildete – Regelschaltung für den – als „Pass Device" fungierenden – Feldeffekttransistor 105 nachgeschaltet.

Durch diese – zusätzliche – Regelschaltung wird wie im folgenden noch genauer erläutert der dynamische Ausgangswiderstand der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 niedrig gehalten, bzw. – im Bode-Diagramm (vgl. 2) – der zweite, mögliche Instabilitäten hervorrufende Pol (Pol p2, bei der Frequenz fp2 liegend) zu sehr hohen Frequenzen hin verschoben (selbst dann, wenn an der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 eine relativ geringe, oder keine ohmsche Ausgangs-Last (veranschaulicht durch den in 3 gezeigten Widerstand RL (Widerstand 115)) und/oder eine relativ hohe kapazitive Ausgang-Last (veranschaulicht durch die in 3 gezeigte Kapazität CL (Kondensator 116)) anliegt – d.h. unabhängig von den Last-Verhältnissen).

Für die in 3 gezeigte Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 ergibt sich somit eine wesentlich höhere Phasenreserve (PM bzw. phase margin), als für die in 1 gezeigte Schaltungsanordnung 1, und damit eine deutlich verbessertes Stabilitäts-Verhalten.

Bei der in 3 gezeigten Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 wird durch die – die Regelschleife bildenden – Transistoren 105, 117, 118 (und die Stromquellen 119, 120) erreicht, dass die an der Leitung 110 anliegende Ausgangsspannung Ua der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 mit hoher Genauigkeit der am Ausgang 106 des Differenzverstärkers 104 (d.h. an der Leitung 108) ausgegebenen Spannung UOP folgt.

Für das Verhältnis Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnungs-Ausgangsspannung Ua zu Differenzverstärker-Ausgangsspannung UOP ergibt sich:

Dabei steht g0 für den Ausgangsleitwert der Stromquelle 120 (veranschaulicht durch den in 3 gestrichelt dargestellten Widerstand 127), gm1 für den Leitwert des Drain-Source-Pfads des Feldeffekttransistors 117, und gm2 für den Leitwert des Drain-Source-Pfads des Feldeffekttransistors 105 (und – wie bereits oben erwähnt – RL für den Widerstand der an der Leitung 110 anliegenden ohmschen Ausgangs-Last, und CL für die Kapazität der an der Leitung 110 anliegenden kapazitiven Ausgangs-Last).

Der (zweite) Pol p2 liegt somit – im Bode-Diagramm – bei einer Frequenz fp2 von:

Da der Ausgangsleitwert g0 der Stromquelle 120 sehr klein realisiert werden kann, kann der Zählerterm von fp2 sehr grosse Werte annehmen, und damit der zweite, mögliche Instabilitäten hervorrufende Pol (Pol p2, bei der Frequenz fp2 liegend) zu sehr hohen Frequenzen hin verschoben werden.

Das Stabilitätsverhalten kann weiter verbessert werden, indem der Leitwert gm1 des Drain-Source-Pfads des Feldeffekttransistors 117 entsprechend gross ausgelegt wird.

Selbst wenn der Widerstand RL (Widerstand 115) unendlich gross ist – d.h. keine (ohmsche) Ausgang-Last anliegt –, liegt der zweite Pol p2 immer noch bei einer ausreichend hohen Frequenz, nämlich einer Frequenz fp2unendlich:

Die in 3 gezeigte Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 ist somit niedriglasttauglich.

Des weiteren ist Reverse-Stromfähigkeit gegeben: Selbst wenn vom Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung-Ausgang, bzw. von der Last-Seite (d.h. der Leitung 110) her ein (zusätzlicher) Strom in die Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 fließt, wird der Regelbereich nicht verlassen, da dieser (zusätzliche) Strom vom Feldeffekttransistor 117 übernommen wird, und sich der Strom im Feldeffekttransistor 105 automatisch reduziert.

Bei weiteren, alternativen, hier nicht dargestellten Varianten kann die Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 komplementär wie die in 3 gezeigte Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung 101 ausgeführt sein, wobei z.B. statt der p-Kanal-Feldeffekttransistoren 105, 117 entsprechende n-Kanal-Feldeffekttransistoren verwendet werden, und statt des n-Kanal-Feldeffekttransistors 118 ein entsprechender p-Kanal-Feldeffekttransistor (sowie statt einer Versorgungsspannung VDD z.B. eine Versorgungsspannung VSS, etc.). Bei einer weiteren alternativen Variante kann die Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung z.B. auch in Bipolar- bzw. BiCMOS-Technologie ausgeführt sein, usw.

1
Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung
2
Spannungsteiler
4
Differenzverstärker
5
Feldeffekttransistor
6
Differenzverstärker-Ausgang
7
Gate-Anschluß
8
Leitung
9
Leitung
10
Leitung
11
Plus-Eingang
12
Minus-Eingang
13
Widerstand
14
Widerstand
15
Widerstand
16
Kapazität
101
Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung
102
Spannungsteiler
104
Differenzverstärker
105
Feldeffekttransistor
106
Differenzverstärker-Ausgang
107a
Gate-Anschluß
107b
Gate-Anschluß
108
Leitung
109
Leitung
110
Leitung
111
Minus-Eingang
112
Plus-Eingang
113
Widerstand
114
Widerstand
115
Widerstand
116
Kapazität
117
Feldeffekttransistor
118
Feldeffekttransistor
119
Stromquelle
120
Stromquelle
121
Spannungsquelle
122
Leitung
123
Leitung
124
Leitung
125
Leitung
126
Leitung
127
Widerstand


Anspruch[de]
Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung (101), mit welcher eine zwischen einem Eingang der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung (101) und einem Bezugspotential anliegende erste Spannung (VDD) in eine zweite, zwischen einem Ausgang (110) der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung (101) und dem Bezugspotential anliegende Spannung (Ua) umgewandelt wird, und welche aufweist:

– eine Regelungs-Verstärker-Einrichtung (104);

– einen zwischen den Eingang und den Ausgang geschalteten Transistor (105);

– eine Rückkoppel-Einrichtung (102) zum Rückkoppeln der Ausgangs-Spannung (Ua) oder einer aus der Ausgangs-Spannung (Ua) gewonnenen Spannung an die Regelungs-Verstärker-Einrichtung (104);

– eine Einrichtung (117, 118, 119, 120) zur Erhöhung der Phasenreserve (PM), mit:

– einem weiteren Transistor (117), welcher in Reihe zu dem Transistor (105) geschaltet ist und bei dem ein Steuer-Anschluss (107b) mit einem Ausgang (106) der Regelungs-Verstärker-Einrichtung (104) verbunden ist, wobei der Ausgang (110) der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung (101) zwischen dem Transistor (105) und dem weiteren Transistor (117) liegt,

– einem dritten Transistor (118), welcher als Kaskode fungiert und mittels einer Einrichtung (121) in einem vorgespannten Zustand gehalten wird, und

– einer ersten Stromquelle (119), die zwischen dem dritten Transistor (118) und dem Bezugspotential liegt und einer zweiten Stromquelle (120), die zwischen der ersten Spannung (VDD) und dem dritten Transistor (118) liegt, wobei der weitere Transistor (117) zwischen dem Ausgang (110) der Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung (101) und einem Verbindungspunkt (124) zwischen der ersten Stromquelle (119) und dem dritten Transistor (118) liegt und ein Steuer-Anschluss (107a) des Transistors (105) an einen Verbindungspunkt (125) zwischen der zweiten Stromquelle (120) und dem dritten Transistor (118) angeschlossen ist.
Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung (101) nach Anspruch 1, bei welcher der Transistor (105), und der weitere Transistor (117) p-Kanal-Feldeffekttransistoren sind, und der dritte Transistor (118) ein n-Kanal-Feldeffekttransistor. Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung (101) nach Anspruch 1, bei welcher der Transistor (105), und der weitere Transistor (117) n-Kanal-Feldeffekttransistoren sind, und der dritte Transistor (118) ein p-Kanal-Feldeffekttransistor. Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung (101) nach Anspruch 1, bei welcher der Transistor (105), und/oder der weitere Transistor (117), und/oder der dritte Transistor (118) in Bipolartechnologie verwirklicht sind. Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung (101) nach Anspruch 4, bei welcher die übrigen der Transistoren jeweils als Feldeffekttransistoren verwirklicht sind. Spannungs-Regelungs-Schaltungsanordnung (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Regelungs-Verstärker-Einrichtung (104) einen Differenzverstärker aufweist.






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