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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schaltungsanordnungen zum
Empfang von elektrischen Signalen, insbesondere von Spannungssignalen,
und zur Ausgabe von digitalen Signalwerten, die von den elektrischen
Empfangssignalen abhängig sind,
und betrifft spezifisch eine Empfängereinrichtung mit aktiver
Regelung.
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Die
Erfindung ist insbesondere auf eine elektronische Schaltungsanordnung
zum Empfangen eines elektrischen Empfangssignals gerichtet, welche eine
erste Empfangseinrichtung mit einer Empfangssignal-Eingabeeinheit
zur Eingabe des zu verarbeitenden elektrischen Empfangssignals,
einer Referenz-Signaleingabeeinheit
zur Eingabe eines Referenzsignals, einer ersten Referenzverstärkereinheit zur
Verstärkung
einer ersten Signaldifferenz zwischen dem Empfangssignal und dem
Referenzsignal und einer ersten Ausgabeeinheit zur Ausgabe der von
der ersten Signalverstärkereinheit
verstärkten ersten
Signaldifferenz zwischen dem Empfangssignal und dem Referenzsignal
aufweist.
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Bei
einem Empfangen elektrischer Empfangssignale tritt das Problem auf,
dass diese in der elektronischen Empfangseinrichtung sehr exakt
mit einem Referenzsignal verglichen werden müssen. Insbesondere mit der
Einführung
von Differenzverstärkern
für eine
Datenübertragung
mit doppelter Datenrate (DDR, Double Data Rate) sind Empfangseinrichtungen
erforderlich geworden, welche derartige Übertragungssignale, die beispielsweise
bei einem Betrieb von dynamischen Schreiblesespeichern (DRAM, Dynamic
Random Access Memory) auftreten, verstärken. Hierbei wird ein elektrisches
Empfangssignal mit einer extern zugeführten Referenzspannung verglichen,
wobei die Referenzspannung typischerweise auf die halbe Betriebs spannung
der elektronischen Schaltungsanordnung eingestellt wird.
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Die 1(a) und 1(b) veranschaulichen
herkömmliche
Schaltungsanordnungen einer derartigen Eingangsstufe. In der 1(a) ist ein aus n-FET (Feldeffekttransistoren)
bestehendes Differenzverstärker-Transistorpaar
T1 und T2 gezeigt. In der Schaltungsanordnung ist ferner eine Stromspiegeleinheit,
bestehend aus p-FET-Einheiten zur Verstärkung eingesetzt. Eine Gate-Vorspannung
(Gate-bias, n-Bias) des einen n-FET kann entweder eine geregelte
Spannung sein, wobei der n-FET dann als eine gesteuerte Stromquelle
arbeitet, oder kann einfach durch einen digitalen Pegel getrieben
werden, wobei der n-FET dann nur als eine Freigabeeinrichtung wirkt.
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1(b) zeigt eine weitere Differenzverstärkerschaltung
nach dem Stand der Technik. Hierbei ist die in 1(a) gezeigte
Stromquelle (n-Bias) durch einen einfachen Widerstand R ersetzt.
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Die
oben unter Bezugnahme auf die 1(a) und (b) beschriebenen Schaltungsanordnungen
erlauben es, auf eine einfache Weise Eingangssignale IN mit Referenzsignalen
REF zu vergleichen. Hierbei wird ein invertiertes bOUT oder nichtinvertiertes
OUT Ausgangssignal erhalten. Derartige, wie an Hand der 1(a) und (b) beschriebene
herkömmliche
Schaltungsanordnungen weisen jedoch wesentliche Nachteile auf. Ein
Hauptnachteil der herkömmlichen
Schaltungsanordnungen besteht darin, dass dann, wenn die Referenzspannung
REF auf einen zu niedrigen Wert sinkt, eine Funktionalität der Empfangs-n-FET-Transistorpaare verschlechtert wird.
Spezifisch wird die Ausbreitungsverzögerung für eine abfallende Flanke, d.h.
in dem Fall V(IN) < VREF beträchtlich
länger
als die Verzögerung
für eine steigende
Flanke, d.h. für
den Fall V(IN) > VREF. Auf diese Weise ergibt sich ein unerwünschtes,
nichtsymmetrisches Verhalten der Empfangseinrichtung.
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Ferner
ist es nachteilig, dass die Spannung bOUT, die den Ausgangsinverter
I (siehe 1(a), (b))
treibt, nicht gut definiert ist. Deswegen ist die Wahl des Schaltpunkts
des Ausgangsinverters I äußerst kritisch.
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Ferner
ist es unzweckmäßig, dass
Variationen hinsichtlich des Herstellungsprozesses, der angelegten
Spannungen und des Temperaturbereichs nicht ausgeglichen werden
können.
Derartige Variationen werden im Folgenden als PVT-Variationen (PVT,
Prozess/Spannung/Temperatur (Process/Voltage/Temperature)) bezeichnet.
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Zur
Lösung
der oben genannten Probleme ist im Stand der Technik vorgeschlagen
worden, einen "selbst-vorgespannten" Empfänger, „self-biased-receiver" einzusetzen, der
in
2 veranschaulicht
ist und in der Druckschrift
US
4 937 476 offenbart ist. In der in
2 gezeigten Schaltungsanordnung besteht
die Eingangsstufe aus einem in Serie zu einem p-FET geschalteten
n-FET, derart, dass der Betrieb bei einer niedrigen Referenzspannung V
REF verbessert ist. Jedoch weist die offenbarte Schaltungsanordnung
den Nachteil auf, dass die Ausgangsspannung bOUT von der halben
Betriebsspannung Vdd/2 abweichen kann, auch wenn die Eingangsspannung
der Referenzspannung entspricht, d.h. wenn gilt V(IN) = u
REF. Somit besteht der Nachteil, dass es
schwierig ist, den Ausgangsinverter I bei PVT-Variationen zu steuern.
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3 zeigt eine weitere herkömmliche Schaltungsanordnung,
die in der Publikation "Takai, Y.;
Fujita, M.; Nagata, K. u.a.: A 250-Mb/s/pin, 1-Gb Double-Data-Rate
SDRAM with a Bidirectional Delay and an Interbank Shared redundancy
Scheme, IEEE Journal of Solid-State Circuits, Band 35, Nr. 2, Februar
2000, Seiten 149–162" beschrieben ist.
Diese Empfängereinrichtung
setzt eine gemischte n- und p-FET-Empfangsstufe ein, um das Verhalten
bei einer niedrigen Referenzspannung VREF zu
verbessern.
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4 zeigt ein schematisches
Blockbild der herkömmlichen
Empfängervorrichtung.
Hierbei wird die Eingangsspannung IN mit der Referenzspannung REF
verglichen, um eine Ausgangsspannung OUT zu erhalten.
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5 zeigt die herkömmliche
Schaltungsanordnung in größerem Detail,
wobei durch die gezeigten Dreiecke Verstärkerstufen bzw. Inverter gekennzeichnet
sind. Das in 5 gezeigte
Empfängerkonzept
umfasst zwei Inverter-Paare, die Rücken-an-Rücken
(back-to-back) arbeiten. Falls die Eingangsspannung V(IN) der Referenzspannung
VREF entspricht, d.h. wenn gilt V(IN) =
VREF, dann entspricht die Ausgangsspannung
bOUT der Gatespannung VGate, d.h. dann gilt bOUT = VGate.
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Falls
nun beispielsweise das Empfangssignal V(IN) die Referenzspannung
VREF übersteigt,
d. h. falls gilt V(IN) > VREF, dann nimmt bOUT ab und somit geht der
Ausgang des Invertierers I auf einen hohen Pegel OUT. In nachteiliger
Weise ist jedoch wie für den
oben beschriebenen "seif-biased"-Empfänger der
Ausgangspegel bOUT nicht präzise
definiert.
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In
der
DE 100 32 236
A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Umschalten einer Empfängerschaltung
insbesondere in DRAM-Speichern
offenbart. Für jeden
als Empfänger
wirkenden Differenzverstärker wird
hierbei eine aus einem Referenzstrom abgeleitete Steuerspannung
zur Einstellung eines geeigneten Arbeitspunkts erzeugt.
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Mit
der in der
DE 100
32 236 A1 beschriebenen Vorrichtung ist es zwar möglich, zwischen
einem Bereitschafts- oder Power-Down-Modus
und einem Arbeitsmodus umzuschalten, so dass der Arbeitsmodus ausreichend
schnell reaktiviert werden kann, Prozessvariationen, Temperaturvariationen,
Spannungsvariationen und Variationen in der verwendeten Referenzspannung
haben jedoch einen nachteiligen Einfluss auf das Betriebsverhalten
der Schaltungsanordnung.
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In
der
DE 100 24 115
A1 ist eine Eingangspufferschaltung beschrieben, welche
eine Differenzverstärkerschaltung
aufweist, die auf der Grundlage einer Spannungsdifferenz zwischen
einer Referenzspannung und einem Eingangssignal ein internes, automatisch
vorgespanntes Signal und ein Ausgangssignal erzeugt. Eine Stromsteuerschaltung speist
einen Strom in die Differenzverstärkerschaltung und entnimmt
Strom aus der Differenzverstärkerschaltung
derart, dass die Stromsteuerschaltung auf das interne, automatisch
vorgespannte Signal reagiert, um das interne, automatisch vorgespannte
Signal auf einem im Wesentlichen konstanten Pegel zu halten.
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Durch
eine Schwingungsbreitensteuerungsschaltunq wird ein Spannungshub
des Ausgangssignals beschränkt.
In der
DE 100 24 115
A1 kann zwar eine Beständigkeit
gegenüber
Veränderungen
in der Referenzspannung erreicht werden, weitere Variationen wie
beispielsweise Prozessvariationen bei der Herstellung der gesamten
elektronischen Schaltungsanordnung, Temperaturvariationen und Spannungsvariationen
stellen jedoch in unzweckmäßiger Weise
erhebliche Störfaktoren
dar, die den Betrieb der Eingangspufferschaltung beeinträchtigen.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung
zum Empfangen eines elektrischen Eingangssignals bereitzustellen,
bei der Prozessvariationen, Temperaturvariationen, Spannungsvariationen
und Variationen in der Referenzspannung keinen Einfluss auf ein
aus der elektronischen Schaltungsanordnung ausgegebenes Ausgangssignal
aufweisen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine elektronische Schaltungsanordnung zum Empfangen
eines elektrischen Empfangssignals mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein
wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, eine Empfangseinrichtung
zum Empfangen eines elektrischen Eingangssignals zweifach auszulegen,
wobei eine erste Empfangseinrichtung ein zu verarbeitendes elektrisches
Empfangssignal mit einer Referenzspannung vergleicht, während einer
zweiten Empfangseinrichtung identische erste und zweite Referenzsignale
zugeführt
werden, wobei durch das Ausgangssignal der zweiten Empfangseinrichtung
die Arbeitspunkte sowohl der ersten Empfangseinrichtung als auch
der zweiten Empfangseinrichtung in einen Arbeitspunkt gesteuert
werden, dass die in der ersten Empfangseinrichtung bereitgestellte
Signalverarbeitung unabhängig
von Schwankungen in der Referenzspannung und/oder unabhängig von
Prozess-, Spannungs- und/oder Temperaturvariationen (PVT-Variationen)
arbeitet.
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In
vorteilhafter Weise bestehen die ersten und zweiten Empfangseinrichtungen
aus identischen Schaltungskomponenten mit einem identischen Schaltungsaufbau.
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Gemäß einem
Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung weist die elektronische Schaltungsanordnung
zum Empfangenen eines elektrischen Empfangssignals im Wesentlichen
auf:
- a) eine erste Empfangseinrichtung, welche
einschließt:
- a1) eine Empfangssignal-Eingabeeinheit zur Eingabe des zu verarbeitenden
elektrischen Empfangssignals;
- a2) eine Referenzsignal-Eingabeeinheit zur Eingabe eines Referenzsignals;
- a3) eine erste Differenzverstärkereinheit zur Verstärkung einer
ersten Signaldifferenz zwischen dem Empfangssignal und dem Referenzsignal; und
- a4) eine erste Ausgabeeinheit zur Ausgabe der von der ersten
Differenzverstärkereinheit
verstärkten
ersten Signaldifferenz zwischen dem Empfangssignal und dem Referenzsignal;
- b) eine zweite Empfangseinrichtung, welche einschließt:
- b1) eine erste Referenzsignal-Eingabeeinheit zur Eingabe eines
ersten Referenzsignals;
- b2) eine zweite Referenzsignal-Eingabeeinheit zur Eingabe eines
zweiten Referenzsignals;
- b3) eine zweite Differenzverstärkereinheit zur Verstärkung einer
zweiten Signaldifferenz zwischen dem ersten Referenzsignal und dem
zweiten Referenzsignal; und
- b4) eine zweite Ausgabeeinheit zur Ausgabe der von der zweiten
Differenzverstärkereinheit
verstärkten
zweiten Signaldifferenz zwischen dem ersten Referenzsignal und dem
zweiten Referenzsignal; und
- c) eine Komparatoreinheit zum Vergleichen der von der zweiten
Differenzverstärkereinheit
verstärkten
zweiten Signaldifferenz zwischen dem ersten Referenzsignal und dem
zweiten Referenzsignal mit einem Zielwertsignal und zum Ausgeben
eines Steuersignals in Abhängigkeit
von dem Vergleich,
- d) wobei das Steuersignal sowohl die erste Empfangseinrichtung
als auch die zweite Empfangseinrichtung derart in einen jeweiligen
Arbeitspunkt steuert, dass die verstärkte zweite Signaldifferenz auf
einem Pegel des Zielwertsignals gehalten wird.
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In
den Unteransprüchen
finden sich weitere bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden
Erfindung.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind das zu
verarbeitende elektrische Empfangssignal und/oder das Referenzsignal
Spannungssignale. Ferner ist es vorteilhaft, dass das erste Referenzsignal
und das zweite Referenzsignal Spannungssignale sind.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind
die erste Empfangseinrichtung und die zweite Empfangseinrichtung
aus identischen Schaltungskomponenten identisch aufgebaut.
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Ein
bevorzugter Betrieb der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird
derart durchgeführt,
dass das Referenzsignal, das erste Referenzsignal und das zweite
Referenzsignal identisch sind.
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Gemäß noch einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist
der Komparatoreinheit zum Vergleichen der von der zweiten Differenzverstärkereinheit
verstärkten
zweiten Signaldifferenz zwischen dem ersten Referenzsignal und dem
zweiten Referenzsignal mit dem Zielwertsignal ein Zielwertsignal
eines Spannungspegels der halben Betriebsspannung Vdd/2 der elektronischen
Schaltungsanordnung vorgegeben.
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Gemäß noch einer
weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind
die erste Empfangseinrichtung und die zweite Empfangseinrichtung,
die aus identischen Schaltungskomponenten identisch aufgebaut sind,
auf einem gemeinsamen Schaltungschip angeordnet.
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Es
ist vorteilhaft, wenn das Referenzsignal, das erste Referenzsignal
und/oder das zweite Referenzsignal einen Spannungspegel der halben
Betriebsspannung Vdd/2 der elektronischen Schaltungsanordnung aufweisen.
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Nachstehend
wird ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben werden.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1(a) eine herkömmlichen Differenzverstärkeranordnung
mit einem n-FET-Differenzverstärker-Transistorpaar
unter Verwendung einer Stromspiegelschaltung;
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1(b) eine herkömmliche Schaltungsanordnung,
bei der die Stromspiegelschaltung durch einen Widerstand ersetzt
ist;
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2 ein
Beispiel eines herkömmlichen "seif-biased"-Empfängers;
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3 eine
Empfängervorrichtung
mit einer gemischten n- und
p-FET-Empfangsstufe;
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4 ein
schematisches Blockbild der in 3 gezeigten
Empfängervorrichtung;
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5 ein
Schaltungsäquivalenzdiagramm, bestehend
aus Invertern, für
die in 3 gezeigte Empfängervorrichtung;
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6 eine
erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
zum Empfangen eines elektrischen Empfangssignals gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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7 ein Äquivalenz-Schaltungsdiagramm, bestehend
aus Invertern, für
die in 6 gezeigte Schaltungsanordnung.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Komponenten oder Schritte.
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In 6 bezeichnet
ein Bezugszeichen 100 eine erste Empfangseinrichtung, welche
eine Empfangssignal-Eingabeeinheit 102 zur Eingabe eines
zu verarbeitenden elektrischen Empfangssignals 101, eine
Referenzsignal-Eingabeeinheit 104 zur Eingabe eines Referenzsignals 103,
eine erste Differenzverstärkereinheit 105, 106 (nachstehend
unter Bezugnahme auf 7 beschrieben) zur Verstärkung einer ersten
Signaldifferenz 107 zwischen dem Empfangssignal 101 und
dem Referenzsignal 103 und eine erste Ausgabeeinheit 108 zur
Ausgabe der von der ersten Differenzverstärkereinheit 105, 106 verstärkten ersten
Signaldifferenz 107 zwischen dem Empfangssignal 101 und
dem Referenzsignal 103 aufweist. Ferner kann der ersten
Empfangseinrichtung 100 über einen Steueranschluss S1
ein Steuersignal 305 zur Steuerung bzw. Einstellung des
Arbeitspunkts der Empfangseinrichtung 100 zugeführt werden.
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Erfindungsgemäß weist
die Schaltungsanordnung gemäß dem hier
beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine aktive Regeleinrichtung AR (gestrichelte
Linie in 6) auf. Die in der 6 gezeigte
aktive Regelvorrichtung AR umfasst im Wesentlichen eine zweite Empfangseinrichtung 200 und
eine Komparatoreinheit 301.
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Die
Empfangseinrichtung 200 weist eine erste Referenzsignal-Eingabeeinheit 202 zur
Eingabe eines ersten Referenzsignals 201, eine zweite Referenzsignal-Eingabeeinheit 204 zur
Eingabe eines zweiten Referenzsignals 203, eine zweite
Differenzverstärkereinheit 205, 206 (nachstehend
unter Bezugnahme auf 7 beschrieben) zur Verstärkung einer
zweiten Signaldifferenz 207 zwischen dem ersten Referenzsignal 201 und
dem zweiten Referenzsignal 203 und eine zweite Ausgabeeinheit 208 zur Ausgabe
der von der zweiten Differenzverstärkereinheit 205, 206 verstärkten zweiten
Signaldifferenz zwischen dem ersten Referenzsignal 201 und
dem zweiten Referenzsignal 203 auf. Wie in dem Fall der
ersten Empfangseinrichtung 100, kann auch der zweiten Empfangseinrichtung 200 das
Steuersignal 205 zugeführt
werden. Zu diesem Zweck weist die zweite Empfang seinrichtung 200 einen
Steueranschluss S2 auf, über
welchen der Arbeitspunkt der zweiten Empfangseinrichtung 200 einstellbar
ist.
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Die
Komparatoreinheit 301 weist eine Zielwertsignal-Eingabeeinheit 302 zur
Eingabe eines Zielwertsignals 303 und eine Steuersignal-Ausgabeeinheit 304 zur
Ausgabe des Steuersignals 305, das der ersten Empfangseinrichtung 100 über den
Steueranschluss S1 und der zweiten Empfangseinrichtung 200 über den
Steueranschluss S2 zugeführt wird,
auf.
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Vorzugsweise
wird das Zielwertsignal 303 auf einen Spannungspegel eingestellt,
welcher der halben Betriebsspannung der gesamten Schaltungsanordnung
(d.h. einem Spannungspegel Vdd/2) entspricht. Ferner sind die erste
Referenzspannung 201 und die zweite Referenzspannung 203,
die der zweiten Empfangseinrichtung 200 zugeführt werden,
auf einen gleichen Spannungspegel eingestellt, wie er auch dem Spannungspegel
des Referenzsignals 103 entspricht, das der ersten Empfangseinrichtung 100 über deren
Referenzsignal-Eingabeeinheit 104 zugeführt wird.
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Die über die
erste Ausgabeeinheit 108 ausgegebene erste Signaldifferenz 107 dient
als Ausgangssignal der Schaltungsanordnung, derart, dass diese einen
digitalen Wert darstellt, der in Abhängigkeit davon zwischen zwei
Zuständen
wechselt, wie das zu verarbeitende Empfangssignal 101 in
Bezug zu dem Referenzsignal 103 liegt.
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Die
aus der zweiten Empfangseinrichtung 200 über deren
zweite Ausgabeeinheit 208 ausgegebene zweite Signaldifferenz 207 hingegen
ist durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
festgelegt, da der zweiten Empfangseinrichtung zwei identische Referenzsignale,
d.h. das erste Referenzsignal 201 und das zweite Referenzsignal 203 zugeführt werden.
Somit ist die zweite Signaldifferenz 207 auf einen Wert
festgelegt, welcher dem Zielwertsignal 303 entspricht.
Vorzugsweise wird das Zielwertsignal 303, das der Komparatoreinheit 301 über deren
Zielwertsignal-Eingangsanschluss 302 zugeführt wird, auf
einen Spannungspegel eingestellt, der der halben Betriebsspannung
der gesamten Schaltungsanordnung entspricht, d.h. auf einen Spannungspegel von
Vdd/2.
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Unabhängig von
den bereitgestellten ersten und zweiten Referenzsignalen 201, 203 wird
das Gate der Ausgangs-Invertereinheit 107 auf
einem derartigen mittleren Spannungspegel Vdd/2 gehalten, um in
einem optimalen Betriebspunkt arbeiten zu können.
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7 zeigt
die in 6 gezeigte Schaltungsanordnung als ein Äquivalenz-Schaltbild,
bestehend aus Invertern 105, 106, 205, 206, 301 und 109.
Eine strichpunktierte Linie kennzeichnet die aktive Regeleinrichtung
AR, welche die zweite Empfangseinrichtung 200 und die Komparatoreinheit 301 einschließt. Hierbei
erzeugt die Empfangseinrichtung 200 (siehe 6)
mit der zweiten Differenzverstärkereinheit 205, 206 eine
interne Referenzspannung VGateREF, welche der Steuergröße 305 entspricht. Die
Empfangseinrichtung 200 regelt die Steuergröße 305 derart,
dass gilt: V(bOUTREF) = Vdd/2, d.h. dass das Steuersignal 305 sowohl
die erste Empfangseinrichtung 100 als auch die zweite Empfangseinrichtung 200 derart
in einen jeweiligen Arbeitspunkt steuert, dass die verstärkte zweite
Signaldifferenz 207 auf einem Pegel des Zielwertsignals 303 gehalten
wird.
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Wie
aus 7 hervorgeht, wird durch die Empfangseinrichtung 200 (aktive
Regelungseinrichtung AR) sichergestellt, dass die erste Signaldifferenz 107 (VbOUT)
dann der halben Betriebsspannung (Vdd/2) entspricht, wenn der Spannungspegel des
Empfangssignals 101 demjenigen des Referenzsignals 103 (siehe 6)
entspricht.
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Bei
dieser Schaltungsauslegung wird die zweite Signaldifferenz 107,
d.h. das Spannungssignal VbOUT äußerst präzise gesteuert,
wobei der Schaltpunkt des Ausgangsinverters 109 auf eine
einfache Weise auf die halbe Betriebsspannung Vdd/2 eingestellt
werden kann. Falls das Empfangssignal V(IN) unterhalb die Referenzspannung
VREF abfällt, wird
die Signaldifferenz 107 (VbOUT) oberhalb Vdd/2 über den
Empfangs-p-FET gezogen. Folglich wird das Ausgangssignal 111 (VOUT)
mit dem Ausgangsinverter 109 auf einen niedrigen Pegel
geschaltet, wobei der Ausgangsinverter 109 seinen Schaltpunkt bei
Vdd/2 aufweist. Wenn V(IN) auf einen Wert oberhalb VREF ansteigt,
wird VbOUT, d.h. die erste Signaldifferenz 107 unterhalb
Vdd/2 gezogen, und folglich wird das Ausgangssignal 111,
das über
den Ausgangsanschluss 110 ausgegeben wird, auf einen hohen
Pegel geschaltet (VOUT auf einem hohen digitalen Pegel).
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In
vorteilhafter Weise ist es möglich,
eine Energieeinsparung für
die gesamte Schaltungsanordnung durch folgende Maßnahmen
vorzusehen:
- (i) die interne Referenzspannung
VGateREF muss nicht einzeln für
jeden Eingangsanschluss erzeugt werden, sondern kann zwischen einer
beliebigen Anzahl von Eingangsanschlüssen (z.B. 4, 8, 16, ...) geteilt
werden;
- (ii) wenn die Schaltungsanordnung in einem Zustand ist, in welchem
es nicht erforderlich ist, dass Eingangs-Empfangseinrichtungen arbeiten (power-down,
non-write, ...), kann das Steuersignal 305 (VGateREF) von
der ersten Differenzverstärkereinheit 105 getrennt
werden; und
- (iii) die Empfangsstufe für
die Referenzspannung VREF kann unter Verwendung
herabskalierter Dimensionen ausgelegt werden, beispielsweise kann
jede Breitendimension der Vorrichtung halbiert werden. In diesem
Zustand wird VGateREF, d.h. das Steuersignal 305 korrekt
erzeugt, aber der Strom in die VREF-Stufe
wird auf den halben Wert des Stroms verringert, der fließen würde, falls
die erste Empfangseinrichtung 100 und die zweite Empfangseinrichtung 200 aus
identischen Schaltungskomponenten aufgebaut wären.
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Es
ist vorteilhaft, die erste Empfangseinrichtung 100 und
die zweite Empfangseinrichtung 200 auf einem gemeinsamen
Schaltungschip anzuordnen.
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Das
in die Komparatoreinheit 301 eingegebene Zielwertsignal 303 kann
intern in dem Schaltungschip erzeugt werden oder extern vorgegeben werden.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
wird damit unabhängig
von Schwankungen in der der ersten Empfangseinrichtung 100 zugeführten Referenzspannung
(hinsichtlich Schwankungen des ersten Referenzsignals 103)
und unabhängig
von Prozessvariationen, die bei einer Herstellung von Empfangseinrichtungen
auftreten, da die ersten und zweiten Empfangseinrichtungen 100, 200 in
dem gleichen Prozess aus identischen Schaltungskomponenten hergestellt
werden.
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Bezüglich der
in den 1 bis 5 dargestellten,
herkömmlichen
Schaltungsanordnungen sei auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise
modifizierbar.
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Auch
ist die Erfindung nicht auf die genannten Anwendungsmöglichkeiten
beschränkt.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche
Komponenten oder Schritte.
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- 100
- Empfangseinrichtung
- 101
- Empfangssignal
- 102
- Empfangssignal-Eingabeeinheit
- 103
- Referenzsignal
- 104
- Referenzsignal-Eingabeeinheit
- 105,
106
- Erste
Differenzverstärkereinheit
- 107
- Erste
Signaldifferenz
- 108
- Erste
Ausgabeeinheit
- 109
- Invertereinheit
- 110
- Ausgangsanschluss
- 111
- Ausgangssignal
- 200
- Empfangseinrichtung
- 201
- Erstes
Referenzsignal
- 202
- Referenzsignal-Eingabeeinheit
- 203
- Zweites
Referenzsignal
- 204
- Referenzsignal-Eingabeeinheit
- 205,
206
- Zweite
Differenzverstärkereinheit
- 207
- Zweite
Signaldifferenz
- 208
- Zweite
Ausgabeeinheit
- 301
- Komparatoreinheit
- 303
- Zielwertsignal
- 305
- Steuersignal
- S1
- Erster
Steueranschluss
- S2
- Zweiter
Steueranschluss
- Vdd/2
- Halbe
Betriebsspannung
- AR
- Regeleinrichtung