DE10164382C1 - Integrierte Schaltungsanordnung mit einem Transkonduktanzverstärker - Google Patents

Abstract

Die Erfindung stellt eine integrierte Schaltungsanordung bereit, insbesondere in CMOS-Technologie, mit einem wenigstens Transkonduktanzverstärker (1) zur Erzeugung eines Stromsignals (outp, outm) aus einem eingegebenen Spannungssignal (inp, inm), wobei der Transkonduktanzverstärker (1) gebildet ist von einer Parallelschaltung einer ersten Transkonduktanzstufe (gm1) und einer zweiten Transkonduktanzstufe (gm2), wobei die erste Transkonduktanzstufe (gm1) eine im wesentlichen durch einen ohmschen Widerstand bestimmte Transkonduktanz besitzt und wobei die zweite Transkonduktanzstufe (gm2) eine einstellbare, im wesentlichen durch eine Transistoranordnung bestimmte Transkonduktanz besitzt, und wobei die Transkonduktanz der ersten Transkonduktanzstufe (gm1) größer als die Transkonduktanz der zweiten Transkonduktanzstufe (gm2) ist. DOLLAR A Eine bevorzugte Verwendung des sehr linearen und dennoch stufenlos einstellbaren Transkonduktanzverstärkers ist die Bereitstellung eines zeitkontinuierlichen aktiven Filters wie eines Gm/C-Filters, bei dem am Ausgang des Transkonduktanzverstärkers eine Kondensatorstufe zur Integration des Ausgangssignals angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Schaltungsanordnung, insbesondere in CMOS-Technologie, mit einem Transkonduktanzverstärker.

Ein Transkonduktanzverstärker, auch bezeichnet als "Operational Transconductance Amplifier" (OTA), Transkonduktanzelement oder Transkonduktor, ist eine Einrichtung zur Erzeugung eines Stromsignals aus einem eingegebenen Spannungssignal. Bezeichnet man die eingegebene Spannung mit vin und den ausgegebenen Strom mit iout, so gilt:

iout = Gm × vin,

wobei Gm den sogenannten Transkonduktanzgewinn oder kurz die Transkonduktanz der Einrichtung bezeichnet.

Problematisch ist in der Praxis oftmals eine Nichtlinearität des Transkonduktanzver­ stärkers, bei der die Transkonduktanz von der eingegebenen Spannung abhängt. Zwar können Transkonduktanzverstärker ähnlich wie Operationsverstärker (op amps) in Rück­ kopplung betrieben werden, um das Gesamtverhalten der Einrichtung maßgeblich durch die externe Rückkopplungsbeschaltung festzulegen und somit diese Nichtlinearität weit­ gehend zu kompensieren. Insbesondere die mit einer Rückkopplung einhergehende Ver­ ringerung der nutzbaren Signalbandbreite ist jedoch in vielen Anwendungen nicht ak­ zeptabel.

Eine hochlineare Transkonduktanz ergibt sich mit einem Transkonduktanzverstärker, dessen Transkonduktanz durch einen ohmschen Widerstand bestimmt ist, indem dieser Widerstand mit der Eingangsspannung beaufschlagt wird und der durch den Widerstand fließende Strom den Ausgangsstrom definiert. Ein solcher Transkonduktanzverstärker ist z. B. aus der US-Patentschrift 5,451,901 bekannt. Hierbei ist es in vielen Anwendungs­ fällen nachteilig, daß bei einer solchen "widerstandsbasierten" Transkonduktanz­ einrichtung die durch den Widerstand vorgegebene hochlineare Transkonduktanz nicht verändert werden kann. Zwar ist es z. B. denkbar, bei einer solchen Einrichtung weitere Widerstände über Transistoren parallelzuschalten. Dies führt jedoch durch die verwen­ deten Transistoren zu parasitären Kapazitäten und einer Erhöhung der Nichtlinearität bzw. zu einer Verringerung des maximal zu erreichenden Eingangshubs bei vorgegebe­ ner Linearitätsanforderung.

Bei der praktischen Anwendung von Transkonduktanzverstärkern in integrierten Schal­ tungsanordnungen ist ferner zu berücksichtigen, daß Transkonduktanzen durch Her­ stellungsprozeßschwankungen stark variieren und darüber hinaus im Betrieb der Schal­ tungsanordnung mit der Temperatur variieren. Aus diesen Gründen ist eine Möglichkeit zum Trimmen bzw. zur Einstellung von Transkonduktanzen (oder zur Kompensation von Transkonduktanzänderungen) wünschenswert und oftmals sogar notwendig.

Um die Transkonduktanz einstellen zu können, kann z. B. eine Transkonduktanzeinrich­ tung verwendet werden, deren Transkonduktanz durch eine Transistoranordnung be­ stimmt ist, indem die Umsetzung des Spannungssignals in ein Stromsignal mittels Tran­ sistoren (bipolar oder MOS) erfolgt und hierbei den Transistoren eigene Transkonduk­ tanzen genutzt werden und diese Transkonduktanzen durch entsprechende Ar­ beitspunktverschiebungen eingestellt werden. Aus der eingangs erwähnten US- Patentschrift 5,451,901 sind auch solche Transkonduktanzverstärker bekannt. Nachteilig oder nicht akzeptabel ist in vielen Anwendungsfällen die relativ geringe Linearität einer solchen "transistorbasierten" Einrichtung.

Aus der Deutschen Patentschrift DE 690 26 858 T2 (Übersetzung der Europäischen Pa­ tentschrift EP 0 388 802 B1) ist eine Parallelschaltung von mehreren geregelten, gleich­ artig aufgebauten Transkonduktanzstufen bekannt, wobei die Eingänge der Transkon­ duktanzstufen miteinander verbunden sind und die Ausgänge der Transkonduktanzstu­ fen miteinander verbunden sind. Die Parallelschaltung dient hierbei zur Erhöhung der ausgangsseitigen Stromleistungsfähigkeit.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben erläuterten Nachteile zu beseitigen und insbesondere einen Transkonduktanzverstärker sowie mit einem solchen Transkonduktanzverstärker versehene integrierte Schaltungsanordnungen bereitzustel­ len, bei denen die Transkonduktanz sehr linear und dennoch einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine integrierte Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, die mit widerstandsbasierten Transkonduk­ tanzeinrichtungen erzielbare hohe Linearität zu kombinieren mit der bei transistor­ basierten Einrichtungen erzielbaren Einstellbarkeit. Diese Kombination wird bei der Erfindung durch eine Parallelschaltung einer widerstandsbasierten Transkonduktanzstufe und einer transistorbasierten Transkonduktanzstufe realisiert. Um die mit Verwendung der transistorbasierten Transkonduktanzstufe einhergehende Nichtlinearität vorteilhaft zu begrenzen, ist ferner vorgesehen, daß die widerstandsbasierte Transkonduktanz größer als die transistorbasierte Transkonduktanz ist, bevorzugt wenigstens um einen Faktor von 2, weiter bevorzugt wenigstens um einen Faktor von 5.

Mit der Erfindung wird somit eine integrierte Schaltungsanordnung mit einem Transkon­ duktanzverstärker geschaffen, dessen Transkonduktanz sehr linear und gleichzeitig einstellbar ist. Es wurde somit ein Zielkonflikt (Linearität und Einstellbarkeit) in einfacher Weise gelöst, so daß die Leistungseigenschaften von integrierten Schaltungsanord­ nungen in zahlreichen Anwendungen drastisch verbessert werden können.

Eine im Rahmen der Erfindung bevorzugte Verwendung des wie oben erläutert aufge­ bauten Transkonduktanzverstärkers ist die Bereitstellung eines zeitkontinuierlichen aktiven Filters wie eines sogenannten Gm/C-Filters, bei dem am Ausgang des Transkon­ duktanzverstärkers eine Kondensatorstufe zur Integration des Ausgangssignals angeord­ net ist, z. B. bestehend aus zwei Kondensatoren, welche jeweils einen von zwei Ausgangsanschlüssen des Transkonduktanzverstärkers mit einem Referenzpotential (z. B. Masse oder ein Versorgungspotential) verbinden.

Eine bevorzugte noch speziellere Anwendung ist gegeben in zeitkontinuierlichen Sigma- Delta-Analog/Digital-Wandlern (ADCs), die im Rahmen der Erfindung voll integriert in CMOS-Technologie für große Signalbandbreiten mit hohem Signal-zu-Rausch-Verhältnis bereitgestellt werden können. Bei solchen ADCs kann z. B. eine Grobeinstellung von Filtereigenschaften durch ein entsprechendes Zu- oder Abschalten von Integrationskon­ densatoren (Trimmen) erfolgen, wohingegen eine Feineinstellung durch Einstellung der transistorbasierten Transkonduktanz erfolgen kann, insbesondere durch Einstellung wenigstens eines durch einen Transistorkanal fließenden Stroms (bei Bipolar-Transisto­ ren: Emitter-Kollektor-Strecke). Um für eine Einstellbarkeit von Filtern nicht allzu viele Grobeinstellungsstufen bereitstellen zu müssen, sollte der Feineinstellungsbereich nicht zu klein sein, was in den hier besonders interessierenden Anwendungsfällen erreicht werden kann, wenn die nominelle Transkonduktanz (z. B. Mittelwert der minimalen und der maximalen Transkonduktanz) der transistorbasierten Transkonduktanzstufe höch­ stens um einen Faktor von 100 kleiner als die Transkonduktanz der widerstandsbasier­ ten Transkonduktanzstufe ist.

Bevorzugt ist bei einer integrierten Schaltungsanordnung mit einem solchen Filter eine Einstelleinrichtung für ein automatisches chipintegriertes Einstellen von Filtereigenschaf­ ten vorgesehen. Derartige Einrichtungen und Strategien zum Einstellen eines Filters sind an sich bekannt und können im Rahmen der Erfindung vorteilhaft zur Einstellung der Transkonduktanz genutzt werden. Eine solche Strategie besteht beispielsweise darin, die aktuellen Filter-Leistungseigenschaften zu messen, dann diese Leistungseigenschaften mit einem Standard (Referenz) zu vergleichen, dann eine Abweichung zwischen den aktuellen Leistungseigenschaften und der Referenz zu bestimmen und schließlich ein Korrektursignal zu berechnen und dem Filter zuzuführen, um die Abweichung (Fehler) zu reduzieren, wobei dieses Verfahren iterativ durchgeführt wird. Dieses Verfahren kann direkt am Filter durchgeführt werden oder indirekt an einem Replica des Filters oder Teilen des Filters durchgeführt werden, um beim Einstellen des Filters zu messende Filtereigenschaften zu gewinnen.

In einer Ausführungsform ist ein voll-differenzieller, insbesondere symmetrisch aufge­ bauter Transkonduktanzverstärker vorgesehen, wie in Anspruch 2 angegeben.

Ein besonders einfacher Aufbau einer Transkonduktanzstufe ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 3. Falls sowohl die widerstandsbasierte Transkonduktanz­ stufe als auch die transistorbasierte Transkonduktanzstufe in dieser Weise ausgebildet sind, so können aufgrund der Parallelschaltung dieser Transkonduktanzstufen parallel angeordnete Stromquellen selbstverständlich zusammengefaßt werden, d. h. als eine einzige Stromquelle betrachtet und ausgeführt werden. Falls die widerstandsbasierte Transkonduktanzstufe in dieser Weise ausgebildet ist, so können die eingangsseitigen Transistoren insbesondere in der in Anspruch 4 angegebenen Weise vorgesehen sein und/oder die Beaufschlagung der eingangsseitigen Transistoren in der in Anspruch 5 angegebenen Weise ausgeführt sein.

Im Hinblick auf eine besonders einfache Gestaltung der transistorbasierten Transkonduk­ tanzstufe sowie deren Einstellbarkeit können vorteilhaft die in den Ansprüchen 6 bzw. 7 angegebenen Maßnahmen getroffen werden. Bevorzugt sind hierbei die eingangsseiti­ gen Transistoren sowie das Transistorpaar als MOS-FETs vorgesehen.

Stromquellen des Transkonduktanzverstärkers können in einfacher Weise gemäß An­ spruch 8 ausgeführt werden, wobei zur Erhöhung der Ausgangsimpedanz ein Kaskode- Transistor angeordnet werden kann, wie z. B. in Anspruch 9 angegeben. Hierbei kann bei einem Paar von Stromquellen vorteilhaft die Maßnahme gemäß Anspruch 10 vorge­ sehen sein, um die Leistungseigenschaften der Stromquellen zu verbessern ("gain­ boosting").

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigeführten Zeichnungen weiter erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Transkonduktanzverstärkers,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer widerstandsbasierten Transkonduktanz­ stufe zur Verwendung bei dem Transkonduktanzverstärker von Fig. 1,

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild einer transistorbasierten Transkonduktanzstufe zur Verwendung bei dem Transkonduktanzverstärker von Fig. 1,

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform des Transkonduktanz­ verstärkers von Fig. 1,

Fig. 5 ein schematisches Schaltbild einer modifizierten Ausführungsform des Transkonduktanzverstärkers von Fig. 1,

Fig. 6 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Stromquelle zur Verwendung bei dem Transkonduktanzverstärker, und

Fig. 7 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Einstellung eines Gm/C-Filters.

Fig. 1 zeigt einen Transkonduktanzverstärker 1 zur Erzeugung eines Stromsignals outp, outm aus einem eingegebenen Spannungssignal inp, inm.

Der Transkonduktanzverstärker 1 ist gebildet von einer Parallelschaltung einer ersten, widerstandsbasierten Transkonduktanzstufe gm1 und einer zweiten, transistorbasierten Transkonduktanzstufe gm2, wie in Fig. 1 dargestellt. Eingangsanschlüsse p1, m1 der ersten Stufe gm1 sind jeweils mit einem von Eingangsanschlüssen p2, m2 der zweiten Stufe gm2 verbunden und Ausgangsanschlüsse op1, om1 der Stufe gm1 sind jeweils mit einem von Ausgangsanschlüssen op2, om2 der Stufe gm2 verbunden.

Die Transkonduktanz der widerstandsbasierten Stufe gm1 ist nominell etwa um einen Faktor 10 größer als die Transkonduktanz der transistorbasierten Stufe gm2, so daß das Ausgangssignal bei op1, om1 der Stufe gm1 entsprechend stärker zum Ausgangssignal outp, outm des Verstärkers 1 beiträgt als das Ausgangssignal bei op2, om2 der Stufe gm2. Da die Stufe gm1 eine extrem hohe Linearität besitzt, ist das Ausgangssignal outp, outm sehr linear. Gleichzeitig ist durch die Einstellbarkeit der Transkonduktanz der Stufe gm2 gewährleistet, daß die Transkonduktanz des Verstärkers 1 stufenlos feineinstellbar ist (z. B. +/-10%).

Der in Fig. 1 dargestellte Transkonduktanzverstärker 1 ist ein Funktionselement einer in CMOS-Technologie hergestellten integrierten Schaltungsanordnung, bei der alle nachfolgend noch beschriebenen Transistoren als MOS-Transistoren ausgeführt sind.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer widerstandsbasierten und symmetrisch aufge­ bauten Transkonduktanzstufe 20, welche beispielsweise die in Fig. 1 als gm1 bezeich­ nete Stufe bilden kann.

Zwischen einem ersten Versorgungspotential vdd und einem zweiten Versorgungs­ potential vss angeschlossen umfaßt die Stufe 20 ein Paar von ausgangsseitigen Strompfaden, die jeweils als Serienschaltung von zwei ausgangsseitigen Stromquellen I1, I2 bzw. I3, I4 mit einem dazwischenliegenden Ausgangsknoten K1, K2 ausgebildet sind, die jeweils mit einem der Ausgangsanschlüsse op1, om1 verbunden sind.

Diese Ausgangsknoten K1, K2 sind ferner über jeweils einen eingangsseitigen Strompfad mit dem Versorgungspotential vdd verbunden, wobei diese eingangsseitigen Strompfade ausgehend von diesem Versorgungspotential vdd jeweils eine Serienschaltung einer eingangsseitigen Stromquelle I5 bzw. I6 und eines Kanals eines eingangsseitigen Transistors T1 bzw. T2 mit einem dazwischenliegenden Eingangsknoten L1 bzw. L2 umfassen. Diese Eingangsknoten L1, L2 sowie Substratanschlüsse der Transistoren T1, T2 sind über einen ohmschen Widerstand R verbunden.

Bei der Stufe 20 ist ein erster Anschluß des Widerstands R mit dem Eingangsknoten L1 und einem Kanalanschluß (Source) des Transistors T1 verbunden und ein zweiter Anschluß des Widerstands R mit dem Eingangsknoten L2 und einem Kanalanschluß (Source) des Transistors T2 verbunden.

Die Stufe 20 weist ein Paar von Spannungsfolgern auf, die unter Einbeziehung der Transistoren T1, T2 als rückgekoppelte Operationsverstärker OP1, OP2 ausgebildet sind, um die Steueranschlüsse (Gates) der Transistoren T1, T2 abhängig von den bei p1, m1 anliegenden Eingangspotentialen inp, inm zu beaufschlagen und die Eingangsknoten L1, L2 mit den Eingangspotentialen inp, inm zu beaufschlagen.

Bei der Stufe 20 sind die Stromquellen I1 bis I6 geeignet aufeinander abgestimmt. Ein als Potentialdifferenz zwischen inp und inm vorgesehenes Spannungssignal (vin) am Eingang der Stufe 20 führt zu einem hochlinearen ausgangsseitigen Stromsignal outp, outm (iout) am Ausgang, wobei die Transkonduktanz im wesentlichen durch den Wert des ohmschen Widerstands R bestimmt ist.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer transistorbasierten und symmetrisch aufgebau­ ten Transkonduktanzstufe 40, welche beispielsweise die in Fig. 1 als gm2 bezeichnete Stufe bilden kann.

Zwischen einem ersten Versorgungspotential vdd und einem zweiten Versorgungs­ potential vss angeschlossen umfaßt die Stufe 40 ein Paar von ausgangsseitigen Strompfaden, die jeweils als Serienschaltung von zwei ausgangsseitigen Stromquellen I7, I8 bzw. I9, I10 mit einem dazwischenliegenden Ausgangsknoten K3, K4 ausgebildet sind, die jeweils mit einem der Ausgangsanschlüsse op2, om2 verbunden sind.

Diese Ausgangsknoten K3, K4 sind ferner über jeweils einen eingangsseitigen Strompfad mit dem Versorgungspotential vdd verbunden, wobei diese eingangsseitigen Strompfade ausgehend von diesem Versorgungspotential vdd jeweils eine Serienschaltung einer eingangsseitigen Stromquelle I11 bzw. I12 und eines Kanals eines eingangsseitigen Transistors T3 bzw. T4 mit einem dazwischenliegenden Eingangsknoten L3 bzw. L4 umfassen. Diese Eingangsknoten L3, L4 sowie Steueranschlüsse (Gates) der Transisto­ ren T3, T4 sind über eine Transistoranordnung T umfassend Transistoren T5, T6 gekoppelt.

Bei der Stufe 40 werden die Steueranschlüsse der Transistoren T3, T4 direkt mit den bei p2, m2 anliegenden Eingangspotentialen inp, inm beaufschlagt.

Ein als Potentialdifferenz zwischen inp und inm vorgesehenes Spannungssignal (vin) am Eingang der Stufe 40 führt zu einem angenähert linearen ausgangsseitigen Stromsignal outp, outm (iout) am Ausgang, wobei die Transkonduktanz durch die Eigenschaften der Transistoren T3, T4 und der Transistoranordnung T bestimmt ist.

Anders als bei der in Fig. 2 dargestellten Stufe 20 wird bei der in Fig. 3 dargestellten Stufe 40 also die Transkonduktanz wesentlich durch die Transistoranordnung T be­ stimmt. Diese Transistoren T5, T6 sind als parallel geschaltetes Transistorpaar angeordnet, bei dem ein erster gemeinsamer Kanalanschluß mit dem Eingangsknoten L3 verbunden ist und der andere der gemeinsamen Kanalschlüsse mit dem Eingangs­ knoten L4 verbunden ist. Die Steueranschlüsse der Transistoren T5, T6 sind mit den Steueranschlüssen der eingangsseitigen Transistoren T3, T4 verbunden.

Bei der Stufe 40 ist vorgesehen, daß die Stromquellen I11, I8 und in korrespondierender Weise die Stromquellen I12, I10 einstellbar sind, um die durch die Kanäle der Transistoren T3 und T4 fließenden Ströme zur Einstellung einer gewünschten Transkon­ duktanz zu verändern.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Transkoduktanzverstärkers 1 von Fig. 1 detaillierter, und zwar ausgebildet als Kombination der Transkonduktanzstufen 20 (Fig. 2) und 40 (Fig. 3), wobei die Stromquellen I1, I3 der Stufe 20 jeweils mit den Stromquellen I7 bzw. I9 der Stufe 40 zu einer einzigen Stromquelle zusammengefaßt sind, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Ansonsten entsprechen die in Fig. 4 dargestellten Komponenten in Aufbau und Funktion den entsprechenden Komponenten der bereits beschriebenen Transkonduktanzstufen 20 und 40.

Fig. 5 zeigt eine Modifikation des Transkonduktanzverstärkers von Fig. 4. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach Fig. 4 ist hier an den mit dem Versorgungspotential vss verbundenen Stromquellen ein volldifferenzieller Operationsverstärker für ein "gain­ boosting" angeordnet, dessen Eingangsanschlüsse jeweils am Sourceanschluß eines Kaskodetransistors angeschlossen sind und dessen Ausgangsanschlüsse jeweils mit einem der Steueranschlüsse dieser Kaskodetransistoren verbunden sind. Durch diese Maßnahme werden in an sich bekannter Weise die Leistungseigenschaften der betreffenden Stromquellen verbessert. Diese Maßnahme kann ebenfalls bei den übrigen Stromquellen vorteilhaft genutzt werden, z. B. paarweise für die Stromquellen I7, I9 und I11, I12 in Fig. 3.

Jede der dargestellten Stromquellen ist im einfachsten Fall aufgebaut als mit einem der Versorgungspotentiale verbundener Kanal eines Stromquellentransistors, dessen Steuer­ anschluß mit einem Referenzpotential zur Festlegung des Stroms beaufschlagt wird. Dies ist in Fig. 6 mit einem Transistor T7 veranschaulicht, dessen Steueranschluß mit einem Referenzpotential vref1 beaufschlagt wird. Wie in Fig. 6 ebenfalls dargestellt, kann ein weiterer Stromquellentransistor T8 in Serienschaltung angeordnet werden, dessen Steueranschluß mit einem zweiten Referenzpotential vref2 beaufschlagt wird (Kaskode).

Die beschriebene Schaltungsanordnung eignet sich insbesondere als Funktionseinheit eines zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-ADC, bei dem eine Grobeinstellung der Filtercha­ rakteristik, insbesondere der einzelnen Integratorbandbreiten des Filters durch geschal­ tete Integrationskondensatoren erfolgen kann und eine Feineinstellung durch Verän­ derung der einzelnen Transkonduktanzen erfolgen kann. Vorteilhaft kann hierbei die Transkonduktanz in einfacher Weise durch Veränderung einer Stromstärke im transistor­ basierten Transkonduktanzteil der Schaltungsanordnung realisiert werden. Dies veran­ schaulicht Fig. 7 am Beispiel eines Gm/C-Filters umfassend einen Transkonduktanzver­ stärker gm sowie eine Kondensatorstufe C, wobei einer Einstelleinrichtung 60 Meßgrö­ ßensignale zugeführt werden und diese Einrichtung 60 ihrerseits ein Grobeinstellungs­ signal an die Kondensatorstufe C und ein Feineinstellungssignal an den Transkonduk­ tanzverstärker gm ausgibt, um die Filtercharakteristik in gewünschter Weise einzustellen.

Claims (15)

1. Integrierte Schaltungsanordnung, insbesondere in CMOS-Technologie, mit wenig­ stens einem Transkonduktanzverstärker (1) zur Erzeugung eines Stromsignals (outp, outm) aus einem eingegebenen Spannungssignal (inp-inm),
wobei der Transkonduktanzverstärker aus einer Parallelschaltung einer ersten Transkonduktanzstufe (gm1) und einer zweiten Transkonduktanzstufe (gm2) gebildet ist, wobei der Eingang (p1, m1) der ersten Transkonduktanzstufe mit dem Eingang (p2, m2) der zweiten Transkonduktanzstufe verbunden ist und der Ausgang (op1, om1) der ersten Transkonduktanzstufe mit dem Ausgang (op2, om2) der zweiten Transkonduktanzstufe verbunden ist,
wobei die erste Transkonduktanzstufe (gm1) eine durch einen ohmschen Widerstand (R) bestimmte Transkonduktanz besitzt und wobei die zweite Transkonduktanzstufe (gm2) eine einstellbare, durch eine Transistoranordnung (T) bestimmte Transkonduktanz besitzt,
und wobei die Transkonduktanz der ersten Transkonduktanzstufe (gm1) größer als die Transkonduktanz der zweiten Transkonduktanzstufe (gm2) ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, insbesondere mit einem symmetrisch aufgebauten Transkonduktanzverstärker (1), umfassend einen ersten Eingangsan­ schluß zum Eingeben eines ersten Eingangspotentials (inp) und einen zweiten Eingangsanschluß zum Eingeben eines zweiten Eingangspotentials (inm), wobei die Differenz der Eingangspotentiale (inp-inm) das Spannungssignal darstellt, und umfassend einen ersten Ausgangsanschluß und einen zweiten Ausgangsanschluß, um das Stromsignal (outp, outm) auszugeben.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, wobei die erste und/oder die zweite Transkonduktanzstufe (gm1; gm2) umfaßt:
ein Paar von ausgangsseitigen Strompfaden, die jeweils von einem ersten Versorgungspotential (vdd) der Schaltungsanordnung zu einem zweiten Versorgungspotential (vss) der Schaltungsanordnung verlaufen und jeweils als Serienschaltung von zwei Stromquellen (I1, I2 und I3, I4; I7, I8 und I9, I10) ausgebildet sind, wobei jeweils zwischen den beiden Stromquellen (I1, I2 und I3, I4; I7, I8 und I9, I10) eines der beiden ausgangsseitigen Strompfade ein Ausgangsknoten (K1, K2; K3, K4) liegt, und wobei diese beiden Ausgangsknoten (K1, K2; K3, K4) jeweils mit einem der Ausgangsanschlüsse verbunden sind, und
ein Paar von eingangsseitigen Strompfaden, die jeweils von einem gleichen (vdd) der Versorgungspotentiale (vdd, vss) zu einem der beiden Ausgangsknoten (K1, K2; K3, K4) verlaufen und ausgehend von dem gleichen Versorgungspotential (vdd) jeweils als Serienschaltung einer weiteren Stromquelle (I5, I6; I11, 12) und eines Kanals eines Transistors (T1, T2; T3, T4) ausgebildet sind, wobei jeweils zwischen der weiteren Stromquelle (I5, I6; I11, 12) und dem Kanal des Transistors (T1, T2; T3, T4) eines der beiden eingangsseitigen Strompfade ein Eingangsknoten (L1, L2; L3, L4) liegt, wobei die beiden Transistoren (T1, T2; T3, T4) jeweils einen Steueranschluß aufweisen, und wobei an diese beiden Steueranschlüsse Potentiale jeweils abhängig von einem der beiden Eingangspotentiale (inp, inm) angelegt werden, und wobei zwischen den beiden Eingangsknoten (L1, L2; L3, L4) der ohmsche Widerstand (R) und/oder die Transistoranordnung (T) angeschlossen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, wobei bei der ersten Transkonduktanz­ stufe (gm1) die Transistoren (T1, T2) als MOS-FETs ausgebildet sind, von denen Substratanschlüsse jeweils mit einem der Eingangsknoten (L1, L2) verbunden sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die erste Transkonduktanz­ stufe (gm1) ein Paar von Operationsverstärkern (OP1, OP2) aufweist, deren nicht­ invertierende Eingänge (+) jeweils mit einem der Eingangsanschlüsse verbunden sind, deren Ausgänge jeweils mit einem der Steueranschlüsse der Transistoren (T1, T2) verbunden sind, und deren invertierende Eingänge (-) jeweils mit einem der Eingangsknoten (L1, L2) verbunden sind, um an die Eingangsknoten die Eingangspotentiale (inp, inm) anzulegen.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Transistoran­ ordnung (T) der zweiten Transkonduktanzstufe (gm2) gebildet ist von einem parallelgeschalteten Transistorpaar (T5, T6), bei dem ein erster gemeinsamer Kanalanschluß mit einem (L3) der Eingangsknoten (L3, L4) verbunden ist und der andere der gemeinsamen Kanalanschlüsse mit dem anderen (L4) der Eingangs­ knoten (L3, L4) verbunden ist, wobei die Steueranschlüsse des Transistorpaars (T5, T6) jeweils mit einem der Steueranschlüsse der eingangsseitigen Transistoren (T3, T4) verbunden sind.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei mehrere (I11, I8, I12, I10) der Stromquellen der zweiten Transkonduktanzstufe (gm2) einstellbar sind, um die jeweils durch den Kanal der Transistoren (T3, T4) der zweiten Transkonduktanzstufe (gm2) fließenden Ströme zur Einstellung der Transkonduktanz zu verändern.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei wenigstens ein Paar von Stromquellen eines Paars von Strompfaden jeweils gebildet sind durch einen Kanal eines Stromquellentransistors (T7), an dessen Steueranschluß ein Referenzpotential (vref1) angelegt wird.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, wobei in Serienschaltung zu dem Kanal des Stromquellentransistors (T7) ein Kanal eines weiteren Stromquellentransistors (T8) angeordnet ist, an dessen Steueranschluß ein zweites Referenzpotential (vref2) angelegt wird.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, wobei ein volldifferenzieller Operationsver­ stärker zur Bereitstellung des zweiten Referenzpotentials (vref2) vorgesehen ist, dessen Eingangsanschlüsse jeweils mit einem von Zwischenknoten zwischen den Kanälen der ersten und zweiten Stromquellentransistoren (T7, T8) verbunden sind und dessen Ausgangsanschlüsse jeweils mit einem der Steueranschlüsse der zweiten Stromquellentransistoren (T8) verbunden sind.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei dem Transkon­ duktanzverstärker eine Kondensatorstufe umfassend wenigstens einen Kondensator zur Integration des Ausgangssignals des Transkonduktanzverstärkers folgt, um ein Gm/C-Filter auszubilden.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, wobei dem Gm/C-Filter eine Einstellein­ richtung zugeordnet ist, die zur Einstellung der Transkonduktanz der zweiten Transkonduktanzstufe (gm2) geeignet ist.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, wobei die Einstelleinrichtung dazu ausgebildet ist, eine erste Einstellung der Bandbreite des Gm/C-Filters durch Zuschalten und Abschalten von Kondensatoren der Kondensatorstufe in Stufen durchzuführen und eine zweite Einstellung dieser Bandbreite durch die Einstellung der Transkonduktanz der zweiten Transkonduktanzstufe (gm2) stufenlos durchzu­ führen.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, wobei die erste Einstellung der Bandbrei­ te als Grobeinstellung und die zweite Einstellung der Bandbreite als Feineinstellung vorgesehen ist.

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, 13 oder 14, wobei das Gm/C-Filter für einen ADC vorgesehen ist.