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Die
Erfindung betrifft eine skalierbare Treibervorrichtung mit einer
Vielzahl von Treiberstufen, deren Ausgänge mit einem gemeinsamen Anschlusskontakt
zur Bereitstellung eines gemeinsamen Ausgangssignals verbunden sind,
und mit mindestens einer Steuereinheit, mit der sich die Treiberstufen
einzeln oder gruppenweise aktivieren und/oder deaktivieren lassen.
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Spannungsanstiegs-
und Spannungsabfallszeiten (Rise-Time/Fall-Time)
sind in der Praxis signifikante Kenngrößen von Treibern in der Mikroelektronik,
insbesondere von sogenannten Pad-Treibern (Anschlusskontakt-Treiber)
oder Off-Chip-Treibern
(OCD). Denn beispielsweise für
eine Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) integrierter
Schaltungen ist es wünschenswert,
den Spannungs- und/oder Stromverlauf am Ausgang eines solchen Treibers
auf die jeweilig vorgegebene äußere Lastbeschaltung
spezifisch anzupassen. Vorteilhaft sind dabei insbesondere „sanfte", d.h. „weiche" Spannungs- und/oder
Stromverläufe auf
mit dem jeweiligen Treiberausgang verbundenen Signalleitungen, wodurch
abrupte low/high- und/oder high/low-Wechsel, die zur induktiven
und/oder kapazitiven Überkopplung
von elektromagnetischen Störfeldern führen könnten, weitgehend
vermieden werden können.
Beispielsweise aus dem Paper 33.3 zur 28
th ACM/IEEE-Design
Automation Conference, Seiten 567–572 wird aber deutlich, dass
es einen EMV-optimalen Treiber für
alle in der Praxis möglichen
Lastfälle
nicht gibt. Vielmehr sind insbesondere Spannungsanstiegs- und Spannungsabfallszeiten
(Rise-Time, Fall-Time)
sowie sonstige Kenngrößen des
jeweiligen Treibers abhängig
von Störfaktoren,
wie z.B. momentaner Betriebstemperatur, angelegter Versorgungsspannung,
Herstellungsprozeß der
Treiberschaltung, Einflüsse
einer ausgangsseitig angeschlossenen Last, usw. Deshalb ist es in
der Pra xis wünschenswert,
Treiberschaltungen mit flexibler Treiberstärke bereitzustellen, d.h. es
soll nicht nur eine einzige Treiberleistung zur Verfügung stehen,
sondern mehrere. Neben analog einstellbaren Treibern bieten sich
dabei vorzugsweise digital skalierbare Treiber an, wie sie z.B.
in der
DE 195 45 904
A1 angegeben sind. Diese haben eine Anzahl an Steuerleitungen,
mit denen sich eine definierte Anzahl an Teiltreibern zuschalten
lässt,
so dass sich eine bestimmte gewünschte,
effektive Treiberleistung aus der Summe der Treiberleistungen der
einzelnen Teiltreiber ergibt.
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Ein
gattungsgemäßer skalierbaren
Treiber ist aus der nachveröffentlichten
DE 100 34 713 A1 bekannt. Die
DE 100 34 713 A1 offenbart
einen skalierbaren Treiber, bei dem die einzelnen Treiberstufen
im Wesentlichen gleich dimensioniert sind, damit die Stromtreiberfähigkeit
von Treiberstufe zu Treiberstufe um den selben Betrag zunimmt. Zielsetzung
dabei ist es, die Stärke
des Treibers unabhängig
von den Betriebsbedingungen einstellen zu können. Aus der
DE 697 03 808 T2 ist ein
weiterer skalierbarer Treiber bekannt, dessen Stromtreiberfähigkeit
von Stufe zu Stufe um den selben Betrag zunimmt. Aus der gleichen
Stärke
der Treiberstufe ergibt sich jeweils eine hyperbelförmige Änderung
der Flankenanstiegs- bzw. Flankenabfallzeit.
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In
der
US 5,949,254 und
der
US 6,040,724 werden
jeweils Vor- oder
Endstufentreiber beschrieben, die während einer Flanke sequentiell
zu- oder abgeschaltet werden können
und damit eine Möglichkeit
zur Beeinflussung der Flankensteilheit geben.
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Der
Erfindung liegt als eine Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen,
wie insbesondere Flankenanstiegs- und/oder Flankenabfallszeiten
des Ausgangssignals einer Treibervorrichtung verbessert flexibel
eingestellt werden können.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Treibervorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte
Weiterbildungen sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Erfindungsgemäß werden
bei einer Treibervorrichtung Treiberparameter der Treiberstufen
einzeln oder gruppenweise derart dimensioniert, dass die Differenz
der Flankenanstiegszeiten und/oder Flankenabfalls zeiten des Ausgangssignals
von einer zur nächsten
aktivierten Treiberstufe im wesentlichen gleich der Differenz der
Flankenanstiegszeiten und/oder Flankenabfallszeiten von der nächsten zur übernächsten aktivierten
Treiberstufe ist.
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Dadurch
ist eine weitgehende Linearisierung des Verlaufs der Flankenanstiegs-
und/oder Flankenabfallszeiten des Ausgangssignals der Treibervorrichtung
bewirkt, wodurch sich in einfacher und zuverlässiger Weise eine bestimmte,
gewünschte
Flankenanstiegszeit und/oder Flankenabfallszeit für das Ausgangssignal spezifisch
an die jeweiligen Verhältnisse
anpassen lässt.
Insbesondere ist die Steuerung bzw. Regelung der Flankenanstiegs-
und/oder Flankenabfallszeit des Ausgangssignals auf einen bestimmten,
vorgebbaren Soll- bzw. Richtwert vereinfacht, da zwischen der Anzahl
der aktivierten Treiberstufen und der Flankenanstiegs- und/oder
Flankenabfallszeit des Ausgangssignals ein im wesentlichen direkt
proportionaler Zusammenhang besteht.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine integrierte Schaltung mit mindestens
einer erfindungsgemäßen Treibervorrichtung.
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Die
Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von
Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 in
schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Treibervorrichtung;
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2 Ausgangssignale
von drei verschiedenen, konventionellen Einzeltreiberstufen mit
unterschiedlichen Flankenanstiegszeiten, d.h. das Ansprechverhalten
des Ausgangssignals an der jeweiligen Einzeltreiberstufe bei einem
low-/high-Pegelwechsel in Abhängigkeit
von der Zeit;
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3 in
schematischer Darstellung den Kurvenverlauf der Flankenanstiegszeiten
sowie zugehöriger erster
Ableitung des Flankenanstiegszeitverlaufs bei der Treibervorrichtung
nach 1 im Vergleich zum Flankenanstiegszeitverlauf
einer konventionellen Treibervorrichtung mit Treiberstufen äquidistanter
Gateweite;
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4 in
schematischer Darstellung ein physikalisches Ersatzschaltbild für die Vielzahl
von Treiberstufen der Treibervorrichtung nach 1;
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5 in
schematischer Darstellung einen gewünschten linearen Verlauf der
Flankenanstiegs- und/oder Flankenabfallszeit des Ausgangssignals
der Treibervorrichtung nach 1 in Abhängigkeit
vom Index der jeweilig aktivierten Treiberstufe der Vielzahl von
Treiberstufen; und
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6 in
schematischer Darstellung die sich ergebenden Gateweiten für die Treiberstufen
der Treibervorrichtung nach 1 zur Einstellung
einer linearen Skalierung des Flankenanstiegszeit- und/oder Flankenabfallszeit-Verlaufs
in Abhängigkeit
vom Index der jeweilig aktivierten Treiberstufe.
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Elemente
mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in 1 mit 6 jeweils
mit den selben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung beispielhaft eine erste skalierbare
Treibervorrichtung SD. Mindestens eine solche Treibervorrichtung
ist vorzugsweise Bestandteil einer integrierten Schaltung, eines
Mikrochips, SDRAM- (synchronous dynamic random access memory) Speicherbausteins
oder eines sonstigen Mikroelektronik-Speicherelements. Die Treibervorrichtung
SD weist eine Vielzahl von Treiberstufen D0 – DN auf, die parallel zueinander
geschaltet sind, d.h. sie weisen jeweils separate Eingangssteuerleitungen
L0 – LN sowie
Ausgangsleitungen A0 – AN
auf, die an eine gemeinsame Ausgangsleitung OUT angeschlossen sind. Diese
gemeinsame Ausgangsleitung OUT ist mit einem gemeinsamen Anschlusskontakt
PAD verbunden. Selbstverständlich
ist es auch möglich,
die einzelnen Ausgangsleitungen Ai, i=0 mit N der Treiberstufen
Di, i=0 mit N unmittelbar an den gemeinsamen Anschlusskontakt PAD
anzuschließen.
Hier im Aufführungsbeispiel sind
die einzelnen Treiberstufen D0 mit DN vorzugsweise in einer Reihe
bzw. Spalte parallel geschaltet übereinander
angeordnet. Dabei steigen die Indizes der Treiberstufen Di von i
= 0 bis i = N an. An den gemeinsamen Anschlußkontakt PAD ist eine Ausgangsleitung
AL angebondet, d.h. angeschlossen, die ausgangsseitig mit einer äußeren Last
beaufschlagt ist, d.h. in der Regel einem nachfolgenden Schaltnetzwerk,
einer Kapazität,
Widerständen
oder sonstigen elektrischen Bauteilen. Am Anschlußkontakt
PAD liegt somit eine Spannung SU an und es fließt ein Treiberstrom SI zur
Last LA. Die effektive Treiberstärke
am gemeinsamen Ausgang OUT der Treibervorrichtung SD setzt sich
somit aus der Summe der Teiltreiberstärken derjenigen einzelnen Treiberstufen
zusammen, die jeweils gleichzeitig aktiviert, d.h. eingeschaltet
sind. Die effektive Treiberstärke ist
dabei insbesondere proportional zur sogenannten Stromtreiberfähigkeit.
Insbesondere ist der Ausgangsstrom SI ein Maß für die Gesamttreiberstärke der
Treibervorrichtung SD, die sich aus der Summe der Treiberstärken aller
aktivierten Treiberstufen D0 mit DN ergibt. Ein Maß für die Treiberstärke ist
insbesondere auch die Flankenanstiegszeit und/oder Flankenabfallzeit
des jeweiligen gesamt-Ausgangssignals, insbesondere der Ausgangsspannung
SU am gemeinsamen Anschlußkontakt
PAD.
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In
der 2 sind in einem Spannungs-/Zeit-Diagramm die zeitlichen
Verläufe
des Ausgangssignals von drei verschiedenen, konventionellen Einzeltreiberstufe
DR (in der linken Bildhälfte
zusätzlich
gezeichnet) für
drei verschiedene Konstellationen schematisch eingezeichnet. Entlang
der Abszisse ist dabei die Zeit t aufgetragen. Die Zeitangaben t
sind in ns gemacht. Entlang der Ordinaten ist als Ausgangssignal
der Treiberstufe DR die Ausgangsspannung U in Volt aufgetragen.
Der Verlauf STD des Ausgangssignals U(t) repräsentiert dabei einen „starken" Einzeltreiber, dessen
Ausgangssignal U(t) gegenüber
den übrigen
beiden Kurvenverläufen am
schnellsten von einem Ausgangswert bei etwa 0 V auf einen gewünschten
Soll-Endwert UE
ansteigt, d.h. er weist die größte Flankensteilheit
dU/dt auf. Die untere Ausgangssignalkurve WD kennzeichnet im Diagramm von 2 einen
Einzeltreiber mit „schwacher" Treiberstärke, da
das Ausgangssignal U(t) gegenüber
dem Kurvenverlauf STD des stärkeren
Treibers länger
braucht, bis auf den gewünschten
Endwert UE anzusteigen. Die Flankenanstiegszeit der Kurve WD des
schwächeren
Treibers ist also größer als
die Flankenanstiegszeit der Kurve SD des stärkeren Treibers. In der Mitte
zwischen diesen beiden Kurven STD und WD ist der zeitliche Verlauf
des Ausgangssignals U(t) eines Treibers „mittlerer" Stärke
zum Vergleich eingezeichnet. Im Rahmen der Erfindung wird dabei
unter dem Begriff Flankenanstiegszeit insbesondere derjenige Zeitraum
verstanden, den das Ausgangssignal des jeweiligen Treibers benötigt, um
von etwa 10 % seiner Betriebsspannung auf etwa 90 % seiner Betriebsspannung
anzusteigen. Im Fall der Betrachtung von Flankenabfallzeiten gilt
entsprechendes in umgekehrter Reihen folge.
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Die
einzelnen Treiberstufen D0 – DN
der Teibervorrichtung SD von 1 lassen
sich über
die eingangsseitigen Steuerleitungen L0 mit LN individuell, d.h.
selektiv, mittels einer Steuereinheit DSS, insbesondere einer Treiberstärken-Einstellvorrichtung,
aktivieren und/oder deaktivieren.
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Zweckmäßigerweise
ist die jeweilige Treiberstufe D0 mit DN von 1 durch
jeweils einen Einzeltreiber gebildet. Dieser weist vorzugsweise
mindestens einen CMOS-Inverter auf. Die Flankenanstiegszeit (Rise-Time)
bzw. Flankenabfallszeit (Fall-Time) eines solchen CMOS-Inverters
ist in der Praxis annäherungsweise
umgekehrt proportional zum Verstärkungsfaktor βP des p-Kanal-Transistors
bzw. βN
des n-Kanal-Transistors. Wird die jeweilige Transistorlänge zwischen
dem p-Kanal-Transistor und dem n-Kanal-Transistor des jeweiligen
CMOS-Inverters im wesentlichen konstant gehalten, so gilt vorzugsweise
etwa folgender Zusammenhang:
Die Flankenanstiegszeit tr des
Ausgangssignals des jeweiligen Treibers ist umgekehrt proportional
zur Transistorweite wp des p-Kanal-Transistors; die Flankenabfallszeit
des Ausgangssignals eines solchen Treibers ist umgekehrt proportional
zur Transistorweite wn des n-Kanal-Transistor. Das Verhalten eines
skalierbaren PAD-Treibers kann in guter Näherung insbesondere durch einen
CMOS-Inverter beschrieben werden, wobei aktive, parallele Treiberendstufen
zusammengefasst werden. Dies veranschaulicht schematisch 4.
Dort ist ein Ersatzschaltbild für
die Folge von zusammengefassten, parallel geschalteten Treiberstufen
D0 – DN
der Treibervorrichtung SD von 1 räumlich in
CMOS-Technologie dargestellt. Die Erläuterungen erfolgen dabei beispielhaft
für deren
p-Kanal-Transistor. Dieser weist eine ersten p-Dotierungsbereich
DO1 auf, der im queraxialem Abstand L vom zweiten p-Dotierungsbereich
DO2 angeordnet ist. L bezeichnet dabei in der CMOS-Technologie die
sogenannte Gatelänge
der dotierten Substratbereiche DO1, DO2. Am ersten Dotierungsbereich
DO1 ist dabei die sogenannte Trainspannung D angeschlossen. Dazu
bildet der zweite Dotierungsbereich DO2 durch Anlegen einer Source-Spannung
S die sogenannte Source für
den Stromfluß ID
zwischen den beiden Dotierungsbereichen. Mit Hilfe einer Steuerspannung
G wird das elektrische Feld im n-dotierten Substrat SUB zwischen
den beiden parallel zueinander verlaufenden, im queraxialen Abstand
L zueinander angeordneten Transistor-Kanälen angelegt. Je länger die
axiale Erstreckung der Dotierungsbereiche DO1, DO2 ist, desto größer wird
der Stromfluß zwischen
beiden Bereichen. Diese axiale Erstreckung wird in der CMOS-Technologie
mit Gateweite W bezeichnet. Die Zusammenschaltung der einzelnen
Treiberstufen D0 – DN
der Treibervorrichtung SD nach 1 lässt sich
nun im Ersatzschaltbild von 4 durch
die Parallelschaltung einer Vielzahl von Gateweiten w1 – wN veranschaulichen,
die in der Summe die Gesamtgateweite W ergeben.
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Unter
der Annahme, dass jede einzelne Treiberstufe D0 – DN lediglich die selbe Gateweite
wi = konstant aufweisen würde,
ergäbe
sich allerdings ein Ausgangssignal wie z.B. SU(t), dessen Flankenanstiegszeiten
bei Hinzuaktivierung bzw. Hinzuschaltung von einer Treiberstufe
zur nächsten,
d.h. beim schrittweisen Hinzuschalten der einzelnen Treiberstufen
Di mit i = 0 bis N einen nichtlinearen Verlauf ergeben würde. Dies
veranschaulicht 3 in schematischer Darstellung.
Entlang der Abszisse ist dabei der Index i der jeweiligen Treiberstufe
Di mit i = 0 bis N aufgetragen. Entlang der Ordinaten sind die dazugehörigen Flankenanstiegszeiten rt
in nsec angegeben. Der sich bei Treiberstufen mit konstanter Gateweite
ergebende Kurvenverlauf ist in der 3 mit HSD
bezeichnet. Die einzelnen Flankenanstiegszeitwerte für jede Treiberstufe
mit dem Index i sind dabei jeweils durch Kreise angedeutet. Die
Kurve HSD zeigt also die Simulation der Anstiegszeiten rt eines PAD-Treibers
(jeweils angedeutet durch Kreise), bei dem die effektive, d.h. aufsummierte
Transistorweite des p-Kanal-Transistors in gleich großen Schritten
geändert
wurde. Dabei ergibt sich ein hyperbelartiges Verhal ten, d.h. die Änderung
der Flankenanstiegszeit (Rise-Time) rt von einer Treiberstufe Di
zur nächst
größeren Treiberstufe
Di+1 ist bei kleinen Treiberstufen groß und umgekehrt. Die Änderung
der Rise-Time ist in der unteren Bildhälfte dargestellt. Entlang der
Abszissen ist dabei die Treiberstärke TS aufgetragen, während entlang
der Ordinaten die Änderung
der Rise-Time Δrt
angegeben ist. Für
Steuerungen bzw. Regelungen der Rise-Time wäre ein solches hyperbelartiges
Verhalten problematisch, da in der Praxis für Steuerungen bzw. Regelungen in
der Regel lineare Stellgrößen bzw.
Regelgrößen gewünscht sind,
die den Bereich zwischen kleinster und größter Rise-Time in gleich großen Abständen durchlaufen
soll.
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Um
eine solch gewünschte
lineare Skalierung der Flankenanstiegszeit- und/oder Flankenabfallszeit-Verläufe bezogen
auf den Index i der jeweilig aktivierten Treiberstufe zu erreichen,
wird nun vorzugsweise die Gate- bzw. Transistorweite jeder Treiberstufe
D0 – DN
derart dimensioniert, dass Treiberparameter wi der Treiberstufen
D0 – DN
einzeln oder gruppenweise derart dimensioniert sind, dass die Differenz
wie z.B. Δtr0 =
tr0 – tr1
der Flankenanstiegszeiten und/oder Flankenabfallzeiten wie z.B.
tr0, tr1 des Ausgangssignals wie z.B. SU von einer zur nächsten aktivierten
Treiberstufe wie z.B. D0, D1 im wesentlichen gleich der Differenz wie
z.B. Δtr1
= tr1 – tr2
der Flankenanstiegszeiten und/oder Flankenabfallzeiten wie z.B.
tr1, tr2 von der nächsten
zur übernächsten aktivierten
Treiberstufe wie z.B. D1, D2 ist. Allgemein ausgedrückt, wird
also mindestens ein Parameter jeder Treiberstufe derart ausgelegt,
dass sich ein linearer Zusammenhang zwischen dem Index der jeweilig
zugeschalteten Treiberstufe und Rise-Time und/oder Fall-Time des
Gesamt-Ausgangssignals ergibt.
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Die
Treibervorrichtung SD von 1 wird nun
vorzugsweise derart betrieben, dass jeweils nur eine einzige Treiberstufe
aktiviert ist, während
alle anderen ausgeschaltet, d.h. deaktiviert sind. Dabei ist der
Treiberstufe D0 in der Kette von Treiberstufen Di mit i=0 bis N
die geringste Treiberstärke
zugewiesen, d.h. insbesondere die größte Flankenanstiegszeit und/oder
Flankenabfallszeit. Die nachfolgenden Treiberstufen D1 mit DN weisen
dann sukzessive, schrittweise jeweils vergrößerte Treiberstärken auf.
Dies entspricht insbesondere schrittweise verkürzten Flankenanstiegszeiten
und/oder Flankenabfallszeiten des Gesamt-Ausgangssignals, wie z.B.
SU. Die treiberstärkebestimmenden,
insbesondere flankenanstiegszeitbestimmenden und/oder flankenabfallszeitbestimmenden
Gateweiten bzw. Transistorweiten jeder Treiberstufe D0 – DN werden
nun zweckmäßiger Weise
derart ausgelegt, dass sich die Rise- und Fall-Time von Treiberstufe zu Treiberstufe
um etwa den selben Betrag ändert.
Die Transistorweite, die zu der längsten Rise-Time tr0 führt, sei
dabei mit w0, diejenige mit der schnellsten Flanke trN mit wN bezeichnet.
Um die Gateweite jeder Treiberstufe D0 mit DN so zu dimensionieren,
dass die Differenz der Flankenanstiegszeiten und/oder Flankenabfallszeiten
des Summen-Ausgangssignals der Treibervorrichtung SD von einer zu
nächsten
Treiberstufe etwa gleich der Differenz der Flankenanstiegszeiten
und/oder Flankenabfallszeiten von der nächsten zur übernächsten Treiberstufe ist, wird
von folgenden Gegebenheiten ausgegangen. Es liegt eine skalierbare
Treibervorrichtung mit N+1 Teiltreibern D0 – DN vor. Die Weite des kleinsten
Teiltreibers bzw. der kleinsten Treiberstufe D0 sei w0, die daraus resultierende
Flankenanstiegszeit sei tr0 = trmax. Die Weite des größten Teiltreibers
bzw. der größten Treiberstufe
DN sei wN, die daraus resultierende Flankenanstiegszeit sei trN
= trmin.
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Gesucht
sind nun die Gateweiten w1, w2, wN-1 der Teiltreiber bzw. der Treiberstufen
D1, D2, ... DN-1 derart, dass gilt: tri – tri+1 = konstant = Δtr, wobei
i = 0, 1, 2, ..., N-1 ist. Dieser Sollverlauf der Flankenanstiegszeiten
tr des Ausgangssignals der Treibervorrichtung SD von
1 in
Abhängigkeit
vom Treiberstufenindex i ist in der
5 veranschaulicht
und mit SOL bezeichnet. Der Kurvenverlauf ist dabei als fallende
Gerade vorgegeben, d.h. von einem Indexwert i zum nächsten Indexwert
i+1 ist jeweils derselbe Differenzwert Δtr für die Flankenanstiegszeit vorgegeben.
Dann ergibt sich nach Zwischenrechnung:
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Allgemein
gilt dann für
die Weite wi der i-ten Treiberstufe Di:
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Gegebenenfalls
kann es auch zweckmäßig sein,
anstelle einer selektiven Einzelaktivierung der Treiberstufen D0 – DN in
Form einer „durchlaufender
Dichterkette" diese
Kette von Treiberstufen in der Δrt
eines sogenannten Thermometer-Code- Zählers
anzusteuern. Mit anderen Worten heißt das, dass nunmehr ausgehend
von der Treiberstufe D0 mit der schwächsten Stromtreiberfähigkeit
schrittweise jeweils die nächst
stärkere
Treiberstufe D1*, dann D2*, usw. bis DN* hinzugeschaltet wird, aber
zeitlich vorausgehend aktivierte Treiberstufen mit niedrigerem Index
i im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel
nicht deaktiviert werden, sondern aktiv bleiben. Die Abfolge der
Aktivierung bzw. das Durchschalten der Treiberstufen D0 – DN* erfolgt
dann vorzugsweise folgendermaßen:
Zunächst wird
die erste Treiberstufe D0 mit einer bestimmten Flankenanstiegszeit
tr1 aktiviert. Daraufhin wird die nächste, zweite Treiberstufe
D1 hinzugeschaltet, was sich in einer um Δtr erniedrigten Flankenanstiegszeit des
Ausgangssignals niederschlägt.
Wird daraufhin eine noch größere Treiberstärke der
Treibervorrichtung SD gewünscht,
so wird zu den bereits beiden aktivierten Treiberstufen D0, D1*
die dritte Treiberstufe D2* hinzugeschaltet, so dass sich für das Ausgangssignal
eine Flankenanstiegszeit ergibt, die gegenüber der Flankenanstiegszeit
des Ausgangssignals bei Zuschaltung lediglich der ersten Treiberstufe
D0 um 2 Δtr
erniedrigt ist. Die Erniedrigung der Flankenanstiegszeit tr um jeweils Δtr = konstant,
d.h. um jeweils den selben konstanten Betrag, erfolgt dann pro schrittweisem
Hinzuschalten der weiteren Treiberstufen mit höheren Indizes.
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Für diesen
Fall der Aktivierung der Treiberstufen D0 – DN* nach dem Prinzip des
Thermometer-Code-Zählers
ergibt sich für
die Gateweite jeder Treiberstufe Di* insbesondere im wesentlichen
folgender Zusammenhang.
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Wi
berechnet sich aus E1 und beschreibt die Weite der Treiberstufe
Di bei Einzelansteuerung. Wi berechnet sich aus E2 und beschreibt
die Weite der Treiberstufe D*i, die zusätzlich zu den bereits aktivierten
Treiberstufen D0 bis D*(i-1) aktiviert werden muß, um insgesamt auf die Weite
wi zu kommen. Es gilt: wo* = wo.
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Über die
Signalleitungen L0 – LN
der Treibervorrichtung SD von 1 können dabei
die Treiberstufen D0 – DN
aktiviert oder deaktiviert werden. Dabei ist die schwächste Treiberstufe
D0 vorzugsweise immer aktiviert. Der Funktionsblock DSS beinhaltet
vorzugsweise eine Auswerteschaltung zur Aktivierung der restlichen Teiltreiber
bzw. Treiberstufen. Geht man davon aus, dass die Treiberstärke schrittweise
erhöht
bzw. erniedrigt werden soll, können
insbesondere bekannte Schaltungen für einen synchronen Thermometer-Code-Zähler verwendet
werden. Dessen Funktion ist, dass beim Hochzählen jeweils das niederwertigste
Bit, das low ist, auf high gesetzt wird. Beim Abwärtszählen wird
jeweils das höchstwertigste
Bit, dass high ist, auf low gesetzt. Dadurch wird abhängig von
der jeweiligen Zählrichtung
die jeweils nächst
größere Treibereinstellung
aktiviert oder die nächst
kleinere Treiberstärke
gewählt.
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6 stellt
anhand eines Diagramms den Zusammenhang zwischen der Gateweite wi
jeder Treiberstufe Di und dem Index der Treiberstufen für den Fall
dar, dass jeweils nur eine einzige Treiberstufe aktiv zugeschaltet
ist, während
jeweils alle anderen ausgeschaltet sind. Entsprechend der Formel
E1 nimmt die Gateweite jeder Treiberstufe Di annäherungsweise exponentiell mit
steigendem Index zu. Dies ist im Ersatzschaltbild von 4 ebenfalls
durch eine Zunahme der Gateweiten W1 mit WN angedeutet.
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Auf
diese Weise lässt
sich ein linearer Zusammenhang zwischen jeweils aktivierter Treiberstufe
Di und der sich dann für
das jeweilige Ausgangssignal einstellenden Flankenanstiegszeit und/oder
Flankenabstiegszeit herbeiführen.
Die Änderung
der Rise-Time und/oder Fall-Time zwischen den verschiedenen Treiberstufen ist
dann im wesentlichen konstant. Auf diese Weise sind Stellvorgänge bzw.
Regelvorgänge
zur Einstellung einer gewünschten
Treiberstärke
in einfacher und zuverlässiger
Weise ermöglicht.
dimensioniert ist, 
