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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Empfängerschaltung mit einem Eingang
zum Empfang eines Eingangssignals und mit einem Ausgang zur Ausgabe
eines Ausgangssignals, wobei eine Inverterschaltung zwischen den
Eingang und den Ausgang geschaltet ist.
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Empfängerschaltungen,
sogenannte Receiver, werden in integrierten Schaltungen in einer
Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise ist eine Empfängerschaltung
als sogenannter Input-Receiver auf einer integrierten Schaltung
vorgesehen, um beispielsweise Daten einer anderen integrierten Schaltung
zu empfangen. Eine derartige Empfängerschaltung ist mit einer
Eingangssignalleitung zum Empfang eines jeweiligen Eingangssignals und
mit einer Ausgangssignalleitung zur Ausgabe eines jeweiligen Ausgangssignals
verbunden. Als Empfängerschaltungen
werden beispielsweise Inverterschaltungen eingesetzt, die zwischen
eine Eingangssignalleitung und Ausgangssignalleitung geschaltet
sind. Eine Inverterschaltung ist vor allem hinsichtlich ihres geringen
Stromverbrauchs und hoher zu erzielender Schaltgeschwindigkeiten
vorteilhaft, weist jedoch den Nachteil einer vergleichsweise hohen
Empfindlichkeit gegenüber
Eingangsignalschwankungen auf. Eine weitere bekannte Ausführungsform
einer Empfängerschaltung
ist eine Differenzverstärkerschaltung,
die bislang häufig
als "Chip-Receiver" zum Einsatz kommt.
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Eine
Differenzverstärkerschaltung
umfasst im wesentlichen zwei Eingangstransistoren, ein Lastelement
und eine Stromquelle. Die beiden parallel geschalteten Eingangstransistoren werden
von einer Eingangsspannung beziehungsweise von einer Referenzspannung
angesteuert. Dabei wird die Eingangsspannung mit einer vorgegebenen
Referenzspannung verglichen und je nach dem, ob die Eingangsspannung
oberhalb oder unterhalb der Referenzspannung liegt, am Ausgang des
Differenzverstärkers
der Signalzustand "1" oder "0" geliefert. Signalübergänge vom Zustand "0" in den Zustand "1" werden
erzeugt, indem die Eingangsspannung von einem niedrigen Spannungswert
auf einen hohen Spannungswert angehoben wird, bei einem Signalübergang
vom Zustand "1" in den Zustand "0" wird die Eingangsspannung des Differenzverstärkers von
einem hohen Spannungspegel zu einem tiefen Spannungspegel erniedrigt.
Sobald der Signalpegel des Eingangssignals den Wert der Referenzspannung
erreicht, wechselt das Signal des Differenzverstärkers von einem in den anderen
Zustand.
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Hierbei
ist problematisch, dass der Wert der Referenzspannung meist nicht
auf einem fest vorgegebenen, nominalen Wert gehalten werden kann, sondern
beispielsweise aufgrund technologischer Einflüsse oder temperaturbedingter
Einflüsse Schwankungen
unterliegt. Schwankungen der Referenzspannung bewirken eine Verschiebung
des Arbeitspunktes der Schaltung. Dies führt nachteilig dazu, dass sich
der Schnittpunkt, an dem der Pegel der Eingangsspannung den Pegel
der Referenzspannung schneidet, verschiebt. Eine weitere Folge sind auch
längere
oder kürzere
Schaltzeiten des Differenzverstärkers
aufgrund veränderten
Schaltverhaltens der Schalttransistoren und des Stromquellentransistors,
so dass sich die Anpassung beziehungsweise Synchronisation eines
Taktsignals und eines Eingangssignals verschlechtert.
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Aufgrund
des Trends zu immer kleineren Versorgungsspannungen einer integrierten
Schaltung ergibt sich im Zuge der Proble matik der Verschiebung des
Arbeitspunktes eines Differenzverstärkers das Problem, dass die
zulässige
Schwankungsbreite der Referenzspannung weiter abnimmt, so dass die
Schaltung leichter aus ihrem Arbeitspunkt gebracht werden kann.
Folglich können
kleine Abweichungen der Referenzspannung zu großen Abweichungen des sogenannten "Duty-Cycle" führen, der
das Verhältnis
der Zeitspanne insbesondere eines hohen Signalpegels eines Signals
zu der Periodendauer des jeweiligen Signals kennzeichnet.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Empfängerschaltung
anzugeben, die vergleichsweise unempfindlich gegenüber Schwankungen
oder Abweichungen einer Referenzspannung gegenüber einem nominalen Wert eines
Referenzbetriebszustandes ist und hohe Schaltgeschwindigkeiten ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Empfängerschaltung
gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
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Die
Empfängerschaltung
gemäß der Erfindung
weist einen Empfängerschaltkreis
auf mit einem Eingang zum Empfang eines Eingangssignals, mit einem
Ausgang zur Ausgabe eines Ausgangssignals und mit einer ersten Inverterschaltung
mit Schalttransistoren, der das Eingangssignal zugeführt wird.
Hierbei ist in Reihe zu den Schalttransistoren der ersten Inverterschaltung
wenigstens ein Steuertransistor geschaltet, der einen Steueranschluss
aufweist. Die erste Inverterschaltung ist zwischen den Eingang und
den Ausgang des Empfängerschaltkreises
geschaltet. Weiterhin ist ein Regelschaltkreis vorgesehen, der eingangsseitig
mit einem Anschluss für eine
Referenzspannung und ausgangsseitig mit dem Steueranschluss des
Steuertransistors der ersten Inverterschaltung des Emp fängerschaltkreises
verbunden ist. Der Regelschaltkreis ist derart ausgebildet, dass
der Steuertransistor durch den Regelschaltkreis bei Abweichungen
der Referenzspannung von einem Spannungswert in einem Referenzbetriebszustand mit
einer gegenüber
dem Referenzbetriebszustand abweichenden Steuerspannung angesteuert
wird.
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Mit
der erfindungsgemäßen Empfängerschaltung
wird ein neuartiges Konzept eines Receivers realisiert, gemäß dem der
bislang herkömmlich verwendete
Differenzverstärker
durch eine Empfängerschaltung
mit einem geregelten Inverter abgelöst wird. Der Regelschaltkreis
sorgt dafür,
dass sich die Dimensionierung der ersten Inverterschaltung des Empfängerschaltkreises
so anpaßt,
dass kleine Abweichungen der Referenzspannung von einem Nominalwert
in einem Referenzbetriebszustand kompensiert werden können. Damit
wird eine sehr gute Robustheit bezüglich Schwankungen der Referenzspannung
erzielt. Weiterhin kann die Kompaktheit der Schaltung zu einer Verbesserung
der Schaltgeschwindigkeiten und Signaldurchlaufzeiten führen.
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Insbesondere
ist der Regelschaltkreis derart ausgebildet, dass bei einer Veränderung
der Referenzspannung gegenüber
dem Referenzbetriebszustand mit Ansteuerung des Steuertransistors
der ersten Inverterschaltung durch den Regelschaltkreis die Verstärkung der
ersten Inverterschaltung erhöht
wird. Insbesondere wird bei kleinen Abweichungen der Referenzspannung
von einem Nominalwert in einem Referenzbetriebszustand der Inverter
stark ausgesteuert, so dass die Inverterschaltung des Empfängerschaltkreises
eine große
Verstärkung
aufweist.
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Nach
dem erfindungsgemäßen Konzept
wird also mit Vorsehen des Empfängerschaltkreises
und des Regelschaltkreises der Teil der Empfängerschaltung, der ein Eingangssignal
empfängt
und an einem Ausgang ausgibt, von dem Teil der Empfängerschaltung
getrennt, der dafür
sorgt, dass die Empfängerschaltung
vergleichsweise unempfindlich gegenüber Schwankungen oder Abweichungen
der Referenzspannung gegenüber
einem Nominalwert in einem Referenzbetriebszustand ist. Damit werden
sozusagen Datensignal und Referenzspannung voneinander entkoppelt.
Der Arbeitspunkt des Empfängerschaltkreises
wird quasi "statisch" mit einer Veränderung
der Referenzspannung angepasst beziehungsweise automatisch optimiert.
Zusätzlich
können
mit der Empfängerschaltung
der Erfindung durch Einsatz einer Inverterschaltung im Empfängerschaltkreis hohe
Schaltgeschwindigkeiten realisiert werden.
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Weitere
vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Figuren, die Ausführungsbeispiele
zur vorliegenden Erfindung darstellen, näher erläutert.
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1 bis 3 zeigen
unterschiedliche Ausführungsformen
von Empfängerschaltungen
gemäß der Erfindung,
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Empfängerschaltung
gemäß der Erfindung
in detaillierterer Darstellung,
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Empfängerschaltung
gemäß der Erfindung,
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6 zeigt
ein beispielhaftes Signaldiagramm einer Empfängerschaltung nach 4 bei
einer Frequenz des Eingangssignals von 1 GHz und nominaler Referenzspannung,
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7 zeigt
ein beispielhaftes Signaldiagramm einer Empfängerschaltung nach 4 bei
einer Frequenz des Eingangssignals von 200 MHz und nominaler Referenzspannung,
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8 zeigt
ein beispielhaftes Signaldiagramm einer Empfängerschaltung nach 4 bei
einer Frequenz des Eingangssignals von 200 MHz und bei einer Abweichung
der Referenzspannung von 200 mV gegenüber einem Nominalwert,
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9 zeigt
ein beispielhaftes Signaldiagramm einer Empfängerschaltung nach 4 bei
einer Frequenz des Eingangssignals von 200 MHz und bei einer Abweichung
der Referenzspannung von –200
mV gegenüber
einem Nominalwert.
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In 1 ist
eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Empfängerschaltung
dargestellt. Die Empfängerschaltung 1 enthält einen
Empfängerschaltkreis 2 und
einen Regelschaltkreis 3. Der Empfängerschaltkreis 2 weist
einen Eingang 201 zum Empfang eines Eingangssignals IN
sowie einen Ausgang 202 zur Ausgabe eines Ausgangssignals OUT_F
auf. Weiterhin ist eine erste Inverterschaltung 21 vorgesehen,
die ihrerseits Schalttransistoren 211 und 212 aufweist,
deren Steueranschlüsse
mit dem Eingang 201 verbunden sind. In Reihe zu den Schalttransistoren 211 und 212 ist
ein Steuertransistor 221 geschaltet, dessen Steueranschluss
mit dem Regelschaltkreis 3 verbunden ist. Der Empfängerschaltung 1 wird
mit dem Eingangssignal IN beispielsweise ein Datensignal einer weiteren
integrierten Schaltung zugeführt.
Das daraus generierte Ausgangssignal OUT_F wird in der integrierten
Schaltung weiterverarbeitet, innerhalb derer die Empfängerschaltung 1 vorgesehen
ist. Der Empfängerschaltkreis 2 repräsentiert
also einen sogenannten Chip-Receiver mit einer Inverterschaltung
21 zum Empfang des Eingangssignals IN und mit einer nachgeschalteten
weiteren Inverterschaltung 24 zur Ausgabe des Ausgangssignal
OUT_F.
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Der
Regelschaltkreis 3 ist eingangsseitig mit einem Anschluss
für eine
Referenzspannung VREF und ausgangsseitig mit dem Steueranschluss
des Steuertransistors 221 der Inverterschaltung 21 verbunden.
Der Regelschaltkreis der Ausführungsform nach 1 weist
einen Differenzverstärker 31 auf
mit einem ersten Eingang 311, einem zweiten Eingang 312 und
einem Ausgang 313. Weiterhin ist eine zweite Inverterschaltung 40 vorgesehen
mit einem Eingang 401, einem Ausgang 402 und mit
Schalttransistoren 411 und 412. Ein Steuertransistor 421 ist
in Reihe zu den Schalttransistoren 411, 412 geschaltet. Der
erste Eingang 311 des Differenzverstärkers 31 ist mit dem
Ausgang 402 der Inverterschaltung 40 verbunden.
Der zweite Eingang 312 des Differenzverstärkers 31 und
der Eingang 401 der Inverterschaltung 40 sind
mit dem Anschluss für
die Referenzspannung VREF verbunden. Der Ausgang 313 des Differenzverstärkers 31 ist
mit dem Steueranschluss des Steuertransistors 421 der Inverterschaltung 40 und
mit dem Steueranschluss des Steuertransistors 221 der Inverterschaltung 21 verbunden.
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Wie
im weiteren Verlauf noch näher
ausgeführt
wird, wird mit dem Regelschaltkreis 3 erreicht, dass der
Steuertransistor 221 der Inverterschaltung 21 mit
einer abweichenden Steuer spannung VCTL1 angesteuert wird, wenn die
Referenzspannung VREF von einem Spannungswert in einen Referenzbetriebszustand
abweicht. Dementsprechend unterscheidet sich die Steuerspannung
VCTL1 von einem Spannungswert in dem Referenzbetriebszustand. Hierbei
wird mit Ansteuerung des Steuertransistors 221 durch den
Regelschaltkreis 3 die Verstärkung der Inverterschaltung 21 erhöht. Dies
hat zur Folge, dass kleine Abweichungen der Referenzspannung VREF
die Inverterschaltung 21 stark aussteuern lassen, so dass
auf diese Art Schwankungen der Referenzspannung kompensiert werden
können.
Dies erzeugt eine sehr hohe Robustheit der Empfängerschaltung bezüglich Schwankungen
der Referenzspannung VREF. Der Regelschaltkreis 3 sorgt
dafür, dass
sich die Dimensionierung der Inverterschaltung 21 so anpasst,
dass eine Ansteuerung der Inverterschaltung durch ein Eingangssignal
mit "Mid-Level" (Signalzustand zwischen
0 und 1) beziehungsweise eine Ansteuerung mit der Referenzspannung
zur Folge hat, dass sich die Spannung des Ausgangssignals der Inverterschaltung
auf den gleichen "Mid-Level" einstellt. Die Inverterschaltung
erfährt
somit ihren instabilen Zustand bei Ansteuerung mit der Referenzspannung.
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In 2 ist
eine weitere Ausführungsform
einer Empfängerschaltung
gemäß der Erfindung
in zu der Ausführungsform
gemäß 1 abgewandelter Form
gezeigt. Nach der Ausführungsform
gemäß 2 ist
eine erste Inverterschaltung 22 des Empfängerschaltkreises 2 zwischen
den Eingang 201 und den Ausgang 202 des Empfängerschaltkreises 2 geschaltet.
Der Inverterschaltung 22 ist eine weitere Inverterschaltung 24 nachgeschaltet.
Die Inverterschaltung 22 enthält Schalttransistoren 211 und 212, deren
Steueranschlüsse
mit dem Eingang 201 zum Empfang des Eingangssignals IN
verbunden sind. In Reihe zu den Schalttransistoren 211, 212 ist
ein Steuertransistor 222 geschaltet, der vom Regelschaltkreis 3 mit
der Steuerspannung VCTL2 angesteuert wird.
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Der
Regelschaltkreis 3 der Ausführungsform nach 2 weist
einen Differenzverstärker 32 auf
mit einem ersten Eingang 321, einem zweiten Eingang 322 und
einem Ausgang 323. Weiterhin ist eine zweite Inverterschaltung 40 vorgesehen
mit einem Eingang 401, einem Ausgang 402 und einem
Steuertransistor 422, der in Reihe zu den Schalttransistoren 411 und 412 geschaltet
ist. Der erste Eingang 321 des Differenzverstärkers 32 ist
mit dem Ausgang 402 der Inverterschaltung 40 verbunden,
der zweite Eingang 322 des Differenzverstärkers 32 und
der Eingang 401 der Inverterschaltung 40 sind
mit dem Anschluss für
die Referenzspannung VREF verbunden. Der Ausgang 323 des
Differenzverstärkers 32 ist
mit dem Steueranschluss des Steuertransistors 422 der Inverterschaltung 40 und
mit dem Steueranschluss des Steuertransistors 222 der Inverterschaltung 22 verbunden.
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Der
Steuertransistor 222 der Inverterschaltung 22 ist
vom n-Leitfähigkeitstyp
und zwischen einen Anschluss für
eine Bezugsspannung GND oder eine negative Versorgungsspannung (in 2 nicht dargestellt)
und den Ausgang der Inverterschaltung 22 geschaltet. Demgegenüber ist
der Steuertransistor 221 der Inverterschaltung 21 gemäß 1 vom p-Leitfähigkeitstyp
und zwischen einen Anschluss für die
positive Versorgungsspannung VDD und den Ausgang der Inverterschaltung 21 geschaltet.
Die Funktionsweise der Schaltungen nach 1 und 2 ist
zueinander analog, wobei in beiden Fällen die Verstärkung der
Inverterschaltung 21 beziehungsweise 22 erhöht wird
in dem Fall, dass sich die Referenzspannung VREF gegenüber einem
Nominalwert in einem Referenzbetriebszustand verändert.
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Der
Steuertransistor 422 der Inverterschaltung 40 gemäß 2 ist
vom n-Leitfähigkeitstyp
und zwischen den Anschluss für
die Bezugsspannung GND (oder eine negative Versorgungsspannung) und
den Ausgang 402 der Inverterschaltung 40 geschaltet.
Demgegenüber
ist der Steuertransistor 421 der Inverterschaltung 40 nach 1 vom
p-Leitfähigkeitstyp
und zwischen den Anschluss für
die positive Versorgungsspannung VDD und den Ausgang 402 der
Inverterschaltung 40 geschaltet.
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In 4 ist
eine weitere Ausführungsform
einer Empfängerschaltung
gemäß der Erfindung
gezeigt, anhand derer die Funktionsweise einer Empfängerschaltung
gemäß der Erfindung
näher erläutert werden
soll. Die Schaltung gemäß 4 ist
dabei bis auf wenige Abweichungen konform zu der Schaltung gemäß 1 aufgebaut.
Im Unterschied zur Ausführungsform
gemäß 1 sind
die Positionen des Schalttransistors 211 und des Steuertransistors 221 in
der Ausführungsform
nach 4 vertauscht, wobei der Steuertransistor 221 nach
wie vor zwischen den Anschluss für
die positive Versorgungsspannung VDD und den Ausgang der Inverterschaltung 21 geschaltet
ist. Analog dazu sind auch die Positionen des Schalttransistors 411 und
des Steuertransistors 421 der Inverterschaltung 40 in
der Ausführungsform nach 4 gegenüber der
Ausführungsform
nach 1 vertauscht.
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Zum
Zwecke der Erläuterung
der Funktionsweise der Empfängerschaltung
nach 4 sei zunächst
angenommen, dass die Referenzspannung VREF sich gegenüber ihrem
Nominalwert in einem Referenzbetriebszustand erhöht, beispielsweise von 1,25
V als Nominalwert hin zu 1,3 V. Die Inverterschaltung 40 lenkt
folglich aus ihrem instabilen Zustand aus, wobei sich der Spannungswert
des Signals OUTREF erniedrigt. Als Folge davon erniedrigt sich die
Steuerspannung VCTL1, so dass die Steuertransistoren 421 und 221 sich
in einen höher
leitenden Zustand bewegen. Bezüglich
der Inverterschaltung 40 hat dies die Folge, dass sich
die Spannung des Signals OUTREF wiederum erhöht, wobei dieser Regelungsvorgang
solange vonstatten geht, bis die Spannung des Signals OUTREF den
Wert der Referenzspannung VREF (im Beispiel 1,3 V) annimmt.
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Damit
sorgt der Regelschaltkreis 3 dafür, dass sich die Dimensionierung
der Inverterschaltung 21 so anpasst, dass eine Ansteuerung
der Inverterschaltung mit "Mid-Level" (beziehungsweise
der Referenzspannung) zur Folge hat, dass sich die Ausgangsspannung
der Inverterschaltung auf den gleichen "Mid-Level" einstellt. Die Inverterschaltung 21 erfährt somit
ihren instabilen Zustand bei der Referenzspannung VREF. Dies hat
zur Folge, dass kleine Abweichungen von der Referenzspannung die
Inverterschaltung stark aussteuern lassen und somit die Eingangsstufe
eine große
Verstärkung
aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
nach 4 sind der Schalttransistor 212 der Inverterschaltung 21 und der
Schalttransistor 412 der Inverterschaltung 40 mit einer
negativen Versorgungsspannung VN verbunden. Der Differenzverstärker 31 ist über einen
Widerstand R auch mit der negativen Versorgungsspannung VN verbunden.
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In 3 ist
eine weitere Ausführungsform
einer Empfängerschaltung
gemäß der Erfindung
gezeigt. Gemäß dieser
Ausführungsform
werden die Ausführungsbeispiele
nach 1 und 2 miteinander kombiniert. Die
Empfängerschaltung 2 weist eine
erste Inverterschaltung 23 auf, die in Reihe zu den Schalttransistoren 211 und 212 einen
ersten Steuertransistor 221 und einen zweiten Steuertransistor 222 unterschiedlichen
Leitungstyps enthält. Insbesondere
ist der erste Steuertransis tor 221 der Inverterschaltung 23 vom
p-Leitfähigkeitstyp
und zwischen den Anschluss für
die positive Versorgungsspannung VDD und den Ausgang der Inverterschaltung 23 geschaltet.
Der zweite Steuertransistor 222 der Inverterschaltung 23 ist
vom n-Leitfähigkeitstyp und
zwischen den Anschluss für
eine Bezugsspannung GND (oder eine negative Versorgungsspannung)
und den Ausgang der Inverterschaltung 23 geschaltet.
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Ein
erster Regelschaltkreis 3-1 ist eingangsseitig mit dem
Anschluss für
die Referenzspannung VREF und ausgangsseitig mit dem Steueranschluss des
ersten Steuertransistors 221 der Inverterschaltung 23 verbunden.
Ein zweiter Regelschaltkreis 3-2 ist eingangsseitig mit
dem Anschluss der Referenzspannung VREF und ausgangsseitig mit dem
Steueranschluss des zweiten Steuertransistors 222 der Inverterschaltung 23 verbunden.
Der erste Regelschaltkreis 3-1 umfasst hierbei einen ersten
Differenzverstärker 31 mit
einem ersten Eingang 311, einem zweiten Eingang 312 und
einem Ausgang 313. Weiterhin enthält der Regelschaltkreis 3-1 eine
zweite Inverterschaltung 40 mit einem Eingang 401,
einem Ausgang 402 und einem ersten Steuertransistor 421,
der in Reihe zu den Schalttransistoren 411 und 412 der
zweiten Inverterschaltung 40 geschaltet ist. Der erste
Eingang 311 des Differenzverstärkers 31 ist mit dem
Ausgang 402 der Inverterschaltung 40 verbunden,
der zweite Eingang 312 des Differenzverstärkers 31 und
der Eingang 401 der Inverterschaltung 40 sind
mit dem Anschluss für
die Referenzspannung VREF verbunden. Der Ausgang 313 des Differenzverstärkers 31 ist
mit dem Steueranschluss des ersten Steuertransistors 421 der
Inverterschaltung 40 und mit dem Steueranschluss des ersten Steuertransistors 221 der
Inverterschaltung 23 verbunden.
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Der
zweite Regelschaltkreis 3-2 umfasst einen zweiten Differenzverstärker 32 mit
einem ersten Eingang 321, zweiten Eingang 322 und
einem Ausgang 323. Der Regelschaltkreis 3-2 teilt
sich mit dem Regelschaltkreis 3-1 die Inverterschaltung 40,
wobei ein von dem Differenzverstärker 32 angesteuerter zweiter
Steuertransistor 422 vorgesehen ist, der in Reihe zu den
Schalttransistoren 411 und 412 der Inverterschaltung 40 geschaltet
ist. Der erste Eingang 321 des Differenzverstärkers 32 ist
mit dem Ausgang 402 der Inverterschaltung 40 verbunden,
der zweite Eingang 322 des Differenzverstärkers 32 ist
mit dem Anschluss für
die Referenzspannung VREF verbunden. Der Ausgang 323 des
Differenzverstärkers 32 ist
mit dem Steueranschluss des zweiten Steuertransistors 422 der
Inverterschaltung 40 und mit dem Steueranschluss des zweiten
Steuertransistors 222 der Inverterschaltung 23 verbunden.
Der erste Steuertransistor 421 der Inverterschaltung 40 ist
vom p-Leitfähigkeitstyp
und zwischen den Anschluss für die
positive Versorgungsspannung VDD und den Ausgang 402 der
Inverterschaltung 40 geschaltet. Der zweite Steuertransistor 422 der
Inverterschaltung 40 ist vom n-Leitfähigkeitstyp und zwischen den Anschluss
für die
Bezugsspannung GND (oder eine negative Versorgungsspannung) und
den Ausgang 402 der Inverterschaltung 40 geschaltet.
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Durch
den ersten Regelschaltkreis 3-1 wird eine erste Steuerspannung
VCTL1 erzeugt, die bei Abweichungen der Referenzspannung VREF von
einem Spannungswert in einem Referenzbetriebszustand gegenüber einem
entsprechenden Nominalwert im Referenzbetriebszustand abweicht.
Entsprechend wird durch den zweiten Regelschaltkreis 3-2 eine
zweite Steuerspannung VCTL2 erzeugt, die bei Abweichungen der Referenzspannung
VREF von einem Spannungswert in dem Referenzbetriebszustand von
einem entsprechenden Nominalwert in dem Referenzbetriebszustand
ab weicht. Hierbei ist die erste Steuerspannung VCTL1 unterschiedlich
zur zweiten Steuerspannung VCTL2.
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In 5 ist
eine weitere Ausführungsform
einer Empfängerschaltung
gemäß der Erfindung
gezeigt, die sich in weiten Teilen an die Ausführungsform gemäß 3 anlehnt.
Die Empfängerschaltung 1 weist
einen Regelschaltkreis 3 auf, der im Unterschied zum Ausführungsbeispiel
nach 3 mehrere Empfängerschaltkreise 2 ansteuert.
Durch diesen modulartigen Aufbau ist es ermöglicht, eine Empfängerschaltung
gemäß der Erfindung
in platzsparender Weise anzuordnen. Insbesondere ist es ermöglicht, für eine Vielzahl
von Empfängerschaltkreisen
nur einen Regelschaltkreis vorzusehen, der dafür sorgt, dass Einflüsse der
Referenzspannung auf das Schaltverhalten der Empfängerschaltungen
weitgehend kompensiert werden.
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Im
Unterschied zum Ausführungsbeispiel
gemäß 3 ist
bei der Empfängerschaltung
nach 5 in dem Regelschaltkreis 3 eine dritte
Inverterschaltung 50 vorgesehen, die einen Eingang 501 und einen
Ausgang 502 aufweist. Der Eingang 501 der Inverterschaltung 50 ist
mit dem Anschluss für
die Referenzspannung VREF und der Ausgang 502 der Inverterschaltung 50 mit
dem ersten Eingang 311 des Differenzverstärkers 31 und
dem ersten Eingang 321 des Differenzverstärkers 32 verbunden.
Weiterhin sind Inverterschaltungen 60 vorgesehen, die den Eingängen der
Inverterschaltungen 23 jeweils vorgeschaltet sind. Das
Vorsehen der Inverterschaltung 50 in dem Regelschaltkreis 3 hat
den Vorteil, dass eine etwaige gegenseitige Beeinflussung der Regelschaltkreise 3-1 und 3-2 und
damit verbundene Schwingungen im Regelverhalten weitgehend unterbunden werden.
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In
den 6 bis 9 sind beispielhafte Signaldiagramme
einer Empfängerschaltung
nach 4 gezeigt.
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In 6 ist
ein Signaldiagramm dargestellt, wonach in die Empfängerschaltung
ein Eingangssignal IN mit einer Frequenz von 1 GHz bei nominaler Referenzspannung
VREF eingespeist wird. Der Verlauf der Spannungswerte der Signale
OUT, OUTREF, IN und OUT_F ist in 6 wie auch
in den nachfolgenden Figuren mit V(OUT), V(OUTREF), V(IN) beziehungsweise
V(OUT_F) bezeichnet. Man erkennt aus dem Verlauf aus 6,
dass die Empfängerschaltung
prinzipiell auch bei sehr hohen Frequenzen von 1 GHz funktionsfähig ist,
wodurch zum Ausdruck kommt, dass mit der Empfängerschaltung gemäß der Erfindung
sehr hohe Schaltgeschwindigkeiten ermöglicht sind.
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Gemäß dem Signaldiagramm
nach 7 sind die Spannungsverläufe der Signale nach 6 für eine Frequenz
des Eingangssignals IN von 200 MHz bei nominaler Referenzspannung
VREF gezeigt. Man erkennt, dass sich der "Duty-Cycle" des Signals OUT_F an den Wert 0,5 annähert.
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In 8 ist
ein Signaldiagramm für
die oben genannten Signale gezeigt, wobei jedoch der Wert der Referenzspannung
VREF gegenüber
einem Nominalwert um 200 mV abweicht. In diesem Zusammenhang ist
von Bedeutung, dass nunmehr das Eingangssignal IN sich um den erhöhten Wert
VREF bewegt, das heißt
der "Mid-Level" des Signals IN um 200
mV erhöht
ist. Man erkennt, dass die Empfängerschaltung
gemäß der Erfindung
geeignet ist, auch bei einer Verschiebung der Referenzspannung VREF
ein Ausgangssignal OUT_F zu erzeugen, das im wesentlichen den "Duty-Cycle" gemäß 7 aufweist. Folglich
wird durch die Kompensation der Veränderung der Referenzspannung
VREF die Bil dung von Signalverzerrungen am Ausgangssignal OUT_F
verhindert.
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In 9 ist
ein Signaldiagramm der oben genannten Signale gezeigt, wobei in
diesem Fall die Referenzspannung VREF um einen wert –200 mV von
einem Nominalwert in einem Referenzbetriebszustand abweicht, wobei
die Frequenz des Eingangsignals IN wiederum 200 MHz beträgt. Auch
in diesem Fall führt
eine wirksame Kompensation der Veränderung der Referenzspannung
VREF dazu, dass der "Duty-Cycle" des Signals OUT_F
im wesentlichen den Wert gemäß dem Signaldiagramm
nach 7 beibehält.
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Es
ist grundsätzlich
möglich,
die Signalverläufe
nach 6 bis 9 und die zugrundeliegende Empfängerschaltung
weiter zu optimieren, etwa im Hinblick auf minimalen Stromverbrauch,
einen voreingestellten "Duty-Cycle" oder im Hinblick
auf die Kompensation von spezifischen Einflüssen bei der Herstellung einer
integrierten Schaltung.
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- 1
- Empfängerschaltung
- 2
- Empfängerschaltkreis
- 3
- Regelschaltkreis
- 21,
22, 23
- Inverterschaltung
- 24
- Inverterschaltung
- 31,
32
- Differenzverstärker
- 40
- Inverterschaltung
- 50
- Inverterschaltung
- 60
- Inverterschaltung
- 3-1,
3-2
- Regelschaltkreis
- 211,
212
- Schalttransistor
- 221,
222
- Steuertransistor
- 201
- Eingang
- 202
- Ausgang
- 311,
312
- Eingang
- 313
- Ausgang
- 321,
322
- Eingang
- 323
- Ausgang
- 401
- Eingang
- 402
- Ausgang
- 411,
412
- Schalttransistor
- 421,
422
- Steuertransistor
- VREF
- Referenzspannung
- GND
- Bezugsspannung
- VDD
- positive
Versorgungsspannung
- VN
- negative
Versorgungsspannung
- IN
- Eingangssignal
- OUT
- Signal
- OUT_F
- Ausgangssignal
- OUTREF
- Signal
- VCTL1,
VCTL2
- Steuerspannung