DE102005054207B4

DE102005054207B4 - Ladungspumpenschaltung, deren Verwendung sowie Verfahren zum Betreiben einer Ladungspumpe

Info

Publication number: DE102005054207B4
Application number: DE200510054207
Authority: DE
Inventors: Esther Vega Ordoñez
Original assignee: Qimonda AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2025-11-15
Also published as: DE102005054207A1

Abstract

Ladungspumpenschaltung, umfassend:
– einen mit einer Taktfrequenz getaktet betriebenen Ladungspumpenregelkreis (1) zur Erzeugung eines Pumpspannungssignals, der einen Pumpensteuereingang (11) aufweist, über den im Betrieb der zeitliche Verlauf des Pumpspannungssignals veränderbar ist;
– eine Schaltung (6) zum Erfassen von Spannungswerten des Pumpspannungssignals zu wenigstens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten mit einem Ausgang (62) zum Abgreifen von erfassten Spannungswerten; und
– eine Auswerteschaltung (7), die ausgebildet ist zum Vergleichen eines Referenzwerts mit einem Signal, das aus zumindest zwei der wenigstens zwei erfassten Spannungswerte abgeleitet ist, und die einen Ausgang (71) zur Abgabe eines Vergleichsergebnisses aufweist, der mit dem Pumpensteuereingang (11) gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladungspumpenschaltung sowie deren Verwendung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Ladungspumpe.
Mit weiter sinkenden Abmessungen bei integrierten Schaltungen ist es erforderlich, mit immer kleineren Versorgungsspannungen auszukommen. Bei einigen Halbleiterspeichern, wie zum Beispiel bei DRAMs, werden jedoch auf dem Speicherchip höhere Spannungen benötigt als die, die von außen bereitgestellt werden. So stehen beispielsweise bei einem DRAM-Chip mit einer Integrationsdichte von 70 nm als externe Spannung 1,65 Volt zur Verfügung, während intern typischerweise Spannungen in der Höhe von 2,6 Volt benötigt werden. Eine Möglichkeit, diese Spannungen, sowohl mit positiver als auch mit negativer Polarität, zu erzeugen, ist der Einsatz von kapazitiven Ladungspumpen. Dabei werden in einem getakteten Betrieb in mehreren Stufen kapazitive Elemente, wie zum Beispiel Kondensatoren, auf eine bestimmte Spannung aufgeladen. Die Spannung am Ausgang der Ladungspumpe ergibt sich aus der Summe der Spannungen der einzelnen kapazitiven Stufen. Das bedeutet, dass für eine gewünschte Spannung umso mehr Pumpenstufen benötigt werden, je geringer die Versorgungsspannung der Ladungspumpe ist. Wegen den unvermeidlichen parasitären Effekten, wie zum Beispiel Verlusten aufgrund von Leitungswiderständen, kann die Ausgangsspannung jedoch nicht beliebig ansteigen.
Um die Höhe der Ausgangsspannung der Ladungspumpe zu gewährleisten, wird eine Ladungspumpe üblicherweise in einem Regelkreis betrieben. 11 zeigt eine der Erfinderin bekannte Ausführung eines Regelkreises mit einer Ladungspumpe, der beispielsweise der US 6,456,153 entnommen werden kann. Ein Referenztaktgeber 2 liefert ein Signal mit einem Referenztakt an einen Eingang 31 eines Taktgenerators 3. In Abhängigkeit eines am Eingang 32 anliegenden Signals wird über den Pumpeneingang 41 ein Taktsignal an das Pumpenelement 4 weitergegeben. Das Pumpenelement 4 stellt an seinem Pumpenausgang 42 ein Pumpspannungssignal zur Verfügung. Das Pumpspannungssignal wird über einen Spannungsteiler 10 an einen Eingang 51 eines Vergleichers 5 zugeführt und seine Spannung mit einem Referenzsignal, das am Eingang 52 von einem Referenzsignalgeber 55 bereitgestellt wird, verglichen. Der Ausgang 53 des Vergleichers 5 ist mit dem Eingang 32 des Taktgenerators 3 verbunden. Wenn die heruntergeteilte Spannung des Pumpspannungssignals größer als der Referenzwert ist, liegt am Ausgang des Vergleichers 5 beispielsweise eine logische Null an. Dadurch gibt der Taktgenerator 3 kein getaktetes Signal an das Pumpenelement 4 weiter, wodurch keine weitere Erhöhung der Spannung des Pumpspannungssignals erfolgt. Wenn die Spannung am Eingang 51 aber unter den Referenzwert am Eingang 52 sinkt, entspricht das Ausgangssignal des Vergleichers 5 einer logischen Eins, wodurch der Taktgenerator 3 beginnt, das Pumpenelement 4 zu takten, um die Spannung des Pumpspannungssignals wieder zu erhöhen. Dadurch kommt es zu einem periodischen Ansteigen und Abfallen der Spannung des Pumpspannungssignals.
Durch das Auf- und Entladen der kapazitiven Elemente der Ladungspumpe entsteht eine Welligkeit des Pumpspannungssignals. Die Spannung des Pumpspannungssignals sinkt umso schneller, je mehr Strom aus den kapazitiven Elementen der Ladungspumpe entnommen wird. Der zeitliche Spannungsverlauf hängt von mehreren Faktoren ab. Hierzu zählt zum Beispiel die Taktfrequenz des Referenztaktgebers. 10 zeigt einen beispielhaften Verlauf einer Stromtragefähigkeit einer Ladungspumpe, das heißt, wie viel Strom einer Ladungspumpe bei gleich bleibender Ausgangsspannung dauerhaft in Abhängigkeit der Taktfrequenz des Referenztaktgebers entnommen werden kann. Erfährt die Ladungspumpe eine höhere Strombelastung als die für die Taktfrequenz zulässige, sinkt die Spannung des Pumpspannungssignals ab. Der Spannungsabfall fällt umso höher aus, je höher die Strombelastung ist.
Ein anderer Faktor, der den Verlauf des Pumpspannungssignals beeinflusst, ist die Schaltgeschwindigkeit des Vergleichers. Je schneller der Vergleicher schaltet, desto eher setzt der Aufladevorgang ein und desto geringer ist die Welligkeit des Pumpspannungssignals.
Im Idealfall lassen sich also beim Entwurf eines Ladungspumpenregelkreises die Taktfrequenz und die Schaltgeschwindigkeit des Vergleichers für einen gewünschten Verlauf des Pumpspannungssignals ermitteln. In der Praxis weicht jedoch der tatsächliche Spannungsverlauf oft vom gewünschten Spannungsverlauf ab, was zur Folge hat, dass sowohl Taktfrequenz als auch Schaltgeschwindigkeit neu eingestellt werden müssen. Dies lässt sich meistens nur durch einen Neuentwurf der integrierten Schaltung bewerkstelligen und verursacht in der Regel hohe Kosten.
Das Dokument DE 195 33 091 A1 zeigt eine weitere Ausführungsform eines bekannten Regelkreises mit einer Ladungspumpe, bei dem durch eine Niveaubestimmungsschaltung eine Abweichung der Pumpenspannung von einer Referenzspannung bestimmt werden kann, um einen Pumpvorgang so kurz wie möglich zu halten. Die Niveaubestimmungsschaltung wird dabei von einer Bestimmungssteuerschaltung gesteuert, welche interne Steuersignale des Regelkreises auswertet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ladungspumpenschaltung und deren Verwendung anzugeben, die einen selbstoptimierenden Regelkreis aufweist und damit günstiger in der Herstellung ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Ladungspumpe aufzuzeigen, mit dem sich ein Ladungspumpenregelkreis selbst optimiert und damit günstiger in der Herstellung ist.
Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Ladungspumpenschaltung, umfassend

– einen Ladungspumpenregelkreis, der aufweist:
– einen Referenztaktgeber,
– einen Taktgenerator, umfassend einen ersten Eingang, der mit dem Referenztaktgeber gekoppelt ist, einen zweiten Eingang zur Zuführung eines Logiksignals und einen Ausgang,
– ein getaktet betriebenes Pumpenelement mit einem Pumpeneingang, der mit dem Ausgang des Taktgenerators gekoppelt ist, und einen Pumpenausgang zur Abgabe eines Pumpspannungssignals,
– einen Pumpenvergleicher mit zwei Eingängen, die mit dem Pumpenausgang und einem Pumpenreferenzsignalgeber gekoppelt sind, und einem Ausgang, der mit dem zweiten Eingang des Taktgenerators gekoppelt ist,
– einen Pumpensteuereingang, über den im Betrieb der zeitliche Verlauf des vom Pumpenelement bereitgestellten Pumpspannungssignals veränderbar ist,
– eine Schaltung zum Erfassen von Spannungswerten des Pumpspannungssignals zu wenigstens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten mit einem Ausgang zum Abgreifen von erfassten Spannungswerten,
– eine Auswerteschaltung, die ausgebildet ist zum Vergleichen eines Referenzwerts mit einem Signal, das aus zumindest zwei der wenigstens zwei erfassten Spannungswerte abgeleitet ist, und die einen Ausgang zur Abgabe eines Vergleichsergebnisses aufweist, der mit dem Pumpensteuereingang gekoppelt ist.

Gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip wird mit einem getaktet betriebenen Pumpenelement ein Pumpspannungssignal erzeugt. Der getaktete Betrieb erfolgt durch ein Taktsignal, das vom Taktgenerator zugeführt werden kann. Liegt am Eingang des Pumpenelements ein Taktsignal an, wird der Pumpvorgang im Pumpenelement ausgeführt, wodurch sich die Spannung des Pumpspannungssignals erhöht. Fällt das Taktsignal am Eingang des Pumpenelements weg, d. h., bleibt es auf einem konstanten Pegel, wird der Pumpvorgang beendet und die Spannung des Pumpspannungssignals beginnt zu sinken, beispielsweise durch eine widerstandsbedingte natürliche Entladung der kapazitiven Elemente des Pumpenelements oder aufgrund der Belastung des Pumpenelements mit einem Verbraucher. Die Taktfrequenz des Taktsignals, mit dem das Pumpenelement betrieben wird, ist durch den Referenztaktgeber vorgegeben.
Die Spannung des Pumpspannungssignals wird im Pumpenvergleicher mit einer Referenzspannung, die von dem Pumpenreferenzsignalgeber bereitgestellt wird, verglichen. Der Pumpenreferenzsignalgeber kann beispielsweise als Bandabstandsreferenzschaltung ausgeführt sein.
Wenn die Spannung des Pumpspannungssignals kleiner als die Referenzspannung ist, muss die Pumpenspannung erhöht werden. Dazu wird ein Logiksignal an den Taktgenerator zugeführt, damit dieser durch Zuführung des Taktsignals das Pumpenelement betreiben kann. Wenn die Spannung des Pumpspannungssignals größer als der Referenzwert ist, so kann der Betrieb des Pumpenelements beendet werden, indem wiederum ein entsprechendes Logiksignal an den Taktgenerator weitergegeben wird.
Durch die Schaltung zum Erfassen werden zu wenigstens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten Spannungswerte des Pumpspannungssignals erfasst. Dadurch kann der Verlauf des Pumpspannungssignals analysiert werden. In der Auswerteschaltung wird aus zwei der erfassten Spannungswerte ein Signal abgeleitet und dieses mit einem Referenzwert verglichen. Die Ableitung kann beispielsweise durch die Differenzbildung der zwei erfassten Spannungswerte erfolgen. Das Vergleichsergebnis wird über den Pumpensteuereingang an den Ladungspumpenregelkreis weitergegeben, wodurch der Verlauf des Pumpspannungssignals verändert werden kann.
Durch die Rückführung des Vergleichsergebnisses an den Pumpensteuereingang können die Parameter des Ladungspumpenregelkreises im Betrieb verändert werden. Der Regelkreis optimiert sich selbst und muss nicht neu entwickelt werden. Dadurch sinken die Herstellungskosten für eine derartige Ladungspumpenschaltung.
In einem Aspekt der Erfindung weist die Schaltung zum Erfassen einen Befehlseingang zur Zuführung von Abtastbefehlen auf. Zudem umfasst die Ladungspumpenschaltung weiterhin eine Befehlssteuerschaltung mit einem Befehlsausgang, der mit dem Befehlseingang der Schaltung zum Erfassen gekoppelt ist, und einen Eingang zur Zuführung eines Steuersignals zur zeitlichen Steuerung der Abtastbefehle.
Für eine Analyse des zeitlichen Verlaufs des Pumpspannungssignals ist es wichtig, zu welchen Zeitpunkten die Spannungs werte erfasst werden. Über den Eingang der Befehlssteuerschaltung können Informationen an die Befehlssteuerschaltung zugeführt werden, aus denen sich die Abtastzeitpunkte ermitteln lassen. Zu den so ermittelten Abtastzeitpunkten können nun über den Befehlsausgang Abtastbefehle an die Schaltung zum Erfassen abgegeben werden.
In einem anderen Aspekt der Erfindung ist zwischen den Ausgang des Pumpenvergleichers und den zweiten Eingang des Taktgenerators eine Logikschaltung zur Verarbeitung eines Ausgangssignals des Pumpenvergleichers geschaltet.
Durch die Logikschaltung kann das Ausgangssignal des Pumpenvergleichers verarbeitet werden und somit indirekt, nämlich über den Taktgenerator, Einfluss auf den Betrieb des Pumpenelements ausgeübt werden.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Referenztaktgeber zur Abgabe eines in seiner Taktfrequenz veränderlichen Taktsignals ausgebildet und weist einen Frequenzeinstelleingang zur Einstellung der Taktfrequenz auf. Des Weiteren umfasst der Ladungspumpenregelkreis eine Taktsteuerschaltung, die einen Eingang aufweist, der mit dem Pumpensteuereingang gekoppelt ist und einen Ausgang, der mit dem Frequenzeinstelleingang gekoppelt ist.
Die Frequenz, mit der das Pumpenelement betrieben wird, beeinflusst die Fähigkeit, einen bestimmten Strom am Pumpenausgang zur Verfügung zu stellen. Die Taktsteuerschaltung ist in der Lage, das Vergleichsergebnis, das von der Auswerteschaltung über den Pumpensteuereingang geliefert wird, zu verarbeiten und damit die Taktfrequenz des Taktsignals, das vom Referenztaktgeber abgegeben wird, einzustellen.
Unter einem weiteren Gesichtspunkt ist die Taktsteuerschaltung zur Abgabe eines ersten Datenworts in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses ausgebildet und die Taktfrequenz des Taktsignals des Referenztaktgebers ist durch das erste Datenwort einstellbar.
Beispielsweise kann die Frequenzerzeugung im Referenztaktgeber durch einen Oszillator erfolgen, der in seiner Frequenz durch mehrere veränderbare kapazitive Elemente einstellbar ist. Die Einstellung der Taktfrequenz erfolgt also über eine Änderung der kapazitiven Elemente in Abhängigkeit des ersten Datenworts, das von der Taktsteuerschaltung abgegeben wird.
In einem anderen Aspekt umfasst die Taktsteuerschaltung einen Dualzähler, der zur Abgabe des ersten Datenworts in Abhängigkeit des an seinem Eingang anliegenden Vergleichsergebnisses ausgebildet ist.
So lange das Vergleichsergebnis angibt, dass der zeitliche Verlauf des Pumpspannungssignals verändert werden soll, wird der Zählwert des Dualzählers verändert. Beispielsweise wird der Zählwert erhöht, wenn die Taktfrequenz erhöht werden soll und der Zählwert erniedrigt, wenn die Taktfrequenz erniedrigt werden soll.
In einem Aspekt der Erfindung ist die Taktsteuerschaltung ausgebildet zur Abgabe eines ersten Steuerstroms in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses und die Taktfrequenz des Taktsignals des Referenztaktgebers ist durch den ersten Steuerstrom einstellbar.
Beispielsweise ist ein für die Erzeugung der Taktfrequenz zuständige Oszillator im Referenztaktgeber über einen Steuerstrom einstellbar. So kann die Frequenz des Oszillators proportional zum Steuerstrom sein.
In einem alternativen Aspekt umfasst die Taktsteuerschaltung einen Dualzähler, der zur Abgabe eines ersten Datenworts in Abhängigkeit des an seinem Eingang anliegenden Vergleichsergebnisses ausgebildet ist. Weiterhin umfasst die Taktsteuerschaltung eine Umsetzeinrichtung, die zur Abgabe eines ersten Steuerstroms in Abhängigkeit des ersten Datenworts ausgebildet ist.
Das Datenwort, das vom Dualzähler in der Taktsteuerschaltung abgegeben wird, wird von der Umsetzeinrichtung in einen Steuerstrom überführt. Dabei kann die Höhe des Steuerstroms proportional zum Zählwert des Dualzählers sein. Über den Steuerstrom kann die Taktfrequenz des Taktsignals des Referenztaktgebers eingestellt werden.
In einem Aspekt der Erfindung ist die Befehlssteuerschaltung dazu ausgebildet, einen Abtastbefehl in Abhängigkeit einer Strombelastung des Pumpenausgangs an den Befehlsausgang abzugeben.
Beispielsweise soll ein Spannungswert dann erfasst werden, wenn der Pumpenausgang mit keinem Verbraucher belastet ist, und ein anderer Spannungswert, wenn die Strombelastung des Pumpenausgang durch Anschluss eines Verbrauchers angestiegen ist. So kann beispielsweise ein Spannungsunterschied im Pumpspannungssignal zwischen belastetem und unbelastetem Betrieb ermittelt werden. Dies kann ein Indikator dafür sein, ob das Pumpenelement bei einer aktuellen Taktfrequenz des Referenztaktgebers ausreichend Strom liefern kann.
Unter einem alternativen Gesichtspunkt der Erfindung weist der Pumpenvergleicher einen Vergleichereinstelleingang zur Einstellung einer Schaltdynamik auf. Die Schaltdynamik kann der Schaltgeschwindigkeit entsprechen, mit der der Pumpenvergleicher sein Ausgangssignal verändert. Zudem umfasst der Ladungspumpenregelkreis weiterhin eine Vergleichersteuerschaltung, die einen Eingang, der mit dem Pumpensteuereingang gekoppelt ist, sowie einen Ausgang aufweist, der mit dem Vergleichereinstelleingang gekoppelt ist.
Der Pumpenvergleicher kann somit in seiner Schaltgeschwindigkeit eingestellt werden. Dadurch wird schneller erkannt, dass die Spannung des Pumpspannungssignals unter den Referenzwert des Pumpenreferenzsignalgebers fällt. Infolge dessen kann das Pumpenelement schneller mit dem Pumpen, das heißt, dem Erhöhen der Spannung des Pumpspannungssignals beginnen. Demzufolge sinkt die Differenz der Spannung zwischen dem niedrigsten Wert, an dem das Pumpenelement zu pumpen beginnt, und dem höchsten Wert, an dem das Pumpenelement aufhört zu pumpen, also letztendlich die Welligkeit des Pumpspannungssignals.
In einem Aspekt der Erfindung ist die Vergleichersteuerschaltung ausgebildet zur Abgabe eines zweiten Steuerstroms in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses und die Schaltdynamik des Pumpenvergleichers ist durch den zweiten Steuerstrom einstellbar.
Beispielsweise ist der Pumpenvergleicher als Differenzverstärker ausgeführt. Die Schaltgeschwindigkeit eines Differenzverstärkers ist abhängig von dem von einer Stromquelle zur Verfügung gestellten Strom. Durch eine Erhöhung des Stroms steigt auch die Schaltgeschwindigkeit.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Vergleichersteuerschaltung einen Dualzähler, der zur Abgabe eines zweiten Datenworts in Abhängigkeit des an seinem Eingang anliegenden Vergleichsergebnisses ausgebildet ist, sowie eine Umsetzeinrichtung, die zur Abgabe des zweiten Steuerstroms in Abhängigkeit des zweiten Datenworts ausgebildet ist.
So lange die Welligkeit des Pumpspannungssignals als zu groß angesehen wird, wird der Vergleichersteuerschaltung von der Auswerteschaltung über das Vergleichsergebnis signalisiert, dass der Dualzähler seinen Zählwert erhöhen soll. Das zweite Datenwort des Dualzählers wird von der Umsetzeinrichtung in einen Steuerstrom gewandelt. Dieser zweite Steuerstrom kann den Strom, der beispielsweise von einer Stromquelle in einem Differenzverstärker geliefert wird, erhöhen.
In einem anderen Aspekt der Erfindung ist der Eingang der Befehlssteuerschaltung mit dem Ausgang des Pumpenvergleichers gekoppelt. Zudem ist die Befehlssteuerschaltung dazu ausgebildet, in Abhängigkeit einer Detektion einer steigenden Flanke eines an ihrem Eingang anliegenden Eingangssignals und in Abhängigkeit einer Detektion einer fallenden Flanke des Eingangssignals jeweils einen Abtastbefehl an den Befehlsausgang abzugeben.
Zur Bestimmung der Abtastzeitpunkte wird von der Befehlssteuerschaltung das Logiksignal am Ausgang des Pumpenvergleichers ausgewertet. In Abhängigkeit einer Detektion einer steigenden beziehungsweise einer fallenden Flanke des Logiksignals werden Abtastbefehle an die Schaltung zum Erfassen abgegeben.
Dadurch können Spannungswerte des Pumpspannungssignals am Anfang und am Ende des Pumpvorgangs erfasst werden, um daraus die Welligkeit des Pumpspannungssignals bestimmen zu können. Dabei kann der Abtastzeitpunkt am Beginn des Pumpvorgangs so festgelegt werden, dass die Erfassung kurz nach Beginn des Pumpvorgangs festgesetzt wird. Dadurch wird erreicht, dass die Erfassung zu einem Zeitpunkt stattfindet, an dem das Pumpenelement bereits sicher im Pumpbetrieb ist.
In einem alternativen Aspekt ist der Pumpenausgang mit dem Pumpenvergleicher über einen Spannungsteiler gekoppelt.
Es kann zweckmäßig sein, die Spannung des Pumpspannungssignals über einen Spannungsteiler heruntergeteilt mit dem Referenzsignals des Pumpenreferenzsignalgebers zu vergleichen. Wenn beispielsweise keine Referenzspannung in der gewünschten Höhe zur Verfügung gestellt werden kann, weil beispielsweise der Pumpenreferenzsignalgeber als Bandabstandsreferenz mit einer Spannung von 1,2 Volt ausgeführt ist, während die benötigte Spannung des Pumpspannungssignals bei 2,6 Volt liegt, so ist man auf den Einsatz eines Spannungsteilers angewiesen.
In einem Aspekt umfasst die Schaltung zum Erfassen mindestens zwei Abtast-Halte-Glieder. Mit den Abtast-Halte-Gliedern können die Spannungswerte des Pumpspannungssignals erfasst werden. Die Zeitpunkte der Erfassung werden den Abtast-Halte-Gliedern über den Befehlseingang der Schaltung zum Erfassen zugeführt. Zum Halten der Spannungswerte in den Abtast-Halte-Gliedern können Kondensatoren oder andere kapazitive Elemente verwendet werden.
In einem anderen Gesichtspunkt umfasst die Auswerteschaltung eine Anordnung zur Differenzbildung mit einem Differenzaus gang und zwei Eingängen, die mit dem Ausgang der Schaltung zum Erfassen gekoppelt sind. Außerdem umfasst die Auswerteschaltung eine Anordnung zum Vergleichen eines Signals am Differenzausgang mit einem Referenzwert.
Durch die Anordnung zur Differenzbildung, die beispielsweise als Differenzverstärker ausgebildet ist, kann ein Differenzwert aus zwei der erfassten Spannungswerte des Pumpspannungssignals gebildet werden. Der Differenzwert kann die Spannungsdifferenz darstellen zwischen einem Spannungswert des Pumpspannungssignals im stromunbelasteten Betrieb und einem Spannungswert im strombelasteten Betrieb, also den Spannungsabfall, der aus der Belastung des Ladungspumpenregelkreises mit einem elektrischen Verbraucher resultiert. Ebenso kann die Spannungsdifferenz der Welligkeit des Pumpspannungssignals entsprechen. Die Differenzspannung kann dann mit einem Referenzwert verglichen werden, beispielsweise mit dem maximal zulässigen Spannungsabfall, der durch die Belastung des Ladungspumpenregelkreises auftreten darf, oder der maximal zulässigen Welligkeit.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Ladungspumpenschaltung, umfassend

– einen mit einer Taktfrequenz getaktet betriebenen Ladungspumpenregelkreis zur Erzeugung eines Pumpspannungssignals, der einen Pumpensteuereingang aufweist, über den im Betrieb der zeitliche Verlauf des Pumpspannungssignals veränderbar ist,
– eine Schaltung zum Erfassen von Spannungswerten des Pumpspannungssignals zu wenigstens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten mit einem Ausgang zum Abgreifen von erfassten Spannungswerten,
– eine Auswerteschaltung, die ausgebildet ist zum Vergleichen eines Referenzwerts mit einem Signal, das aus zumindest zwei der wenigstens zwei erfassten Spannungswerte abgeleitet ist, und die einen Ausgang zur Abgabe eines Vergleichsergebnisses aufweist, der mit dem Pumpensteuereingang gekoppelt ist.

Eine Ladungspumpenschaltung umfasst einen getaktet betriebenen Ladungspumpenregelkreis, der ein Pumpspannungssignal mit einer bestimmten Spannung erzeugen soll, wobei regelmäßig Abweichungen von dieser Spannung auftreten, in Form einer Welligkeit des Pumpspannungssignals. Eine Schaltung zum Erfassen von Spannungswerten ist so mit dem Ladungspumpenregelkreis gekoppelt, dass Spannungswerte des Pumpspannungssignals erfasst werden können. Dies geschieht zu unterschiedlichen Zeitpunkten, sodass der zeitliche Verlauf des Pumpspannungssignals analysiert werden kann. Die Steuerung der Abtastzeitpunkte kann über einen Befehlseingang durch Zuführung von Abtastbefehlen erfolgen. Eine Auswerteschaltung leitet aus zwei erfassten Spannungswerten ein Signal ab, der dann mit einem Referenzwert verglichen wird. Das Vergleichsergebnis wird über einen Ausgang an den Pumpensteuereingang des Ladungspumpenregelkreises abgegeben, um, beispielsweise durch eine Parameterveränderung, den zeitlichen Verlauf des Pumpenspannungssignals zu verändern.
In einem Aspekt umfasst die Ladungspumpenschaltung weiterhin einen Referenztaktgeber, der zur Abgabe eines in seiner Taktfrequenz veränderlichen Taktsignals an den Ladungspumpenregelkreis ausgebildet ist und einen Frequenzeinstelleingang zur Einstellung der Taktfrequenz aufweist. Ferner umfasst die Ladungspumpenschaltung eine Taktsteuerschaltung, die einen Eingang, der mit dem Pumpensteuereingang gekoppelt ist, und einen Ausgang, der mit dem Frequenzeinstelleingang gekoppelt ist, aufweist.
Der Referenztaktgeber dient dazu, den Referenztakt, der für den Betrieb des getaktet betriebenen Ladungspumpenregelkreises nötig ist, zur Verfügung zu stellen. Durch die veränderliche Taktfrequenz des Taktsignals kann die Stromtragefähigkeit des Ladungspumpenregelkreises beeinflusst werden. Die Veränderung der Taktfrequenz erfolgt über die Taktsteuerschaltung.
In einem Gesichtspunkt umfasst die Taktsteuerschaltung einen Dualzähler, der zur Abgabe eines ersten Datenworts in Abhängigkeit des an seinem Eingang anliegenden Vergleichsergebnisses ausgebildet ist. Des Weiteren ist die Taktfrequenz des Taktsignals des Referenztaktgebers durch das erste Datenwort einstellbar.
In einem anderen Gesichtspunkt umfasst die Taktsteuerschaltung einen Dualzähler, der zur Abgabe eines ersten Datenwortes in Abhängigkeit des an seinem Eingang anliegenden Vergleichsergebnisses ausgebildet ist, und weiterhin eine Umsetzeinrichtung, die zur Abgabe eines ersten Steuerstroms in Abhängigkeit des ersten Datenworts ausgebildet ist. Zudem ist die Taktfrequenz des Taktsignals des Referenztaktgebers durch den ersten Steuerstrom einstellbar.
In einem anderen Aspekt umfasst die Ladungspumpenschaltung weiterhin einen Pumpenvergleicher zum Vergleichen des Pumpspannungssignals mit einem Referenzwert, aufweisend einen Vergleichereinstelleingang zur Einstellung einer Schaltdynamik. Ferner umfasst die Ladungspumpenschaltung eine Vergleichersteuerschaltung, die einen Eingang, der mit dem Pum pensteuereingang gekoppelt ist, und einen Ausgang, der mit dem Vergleichereinstelleingang gekoppelt ist, aufweist.
Der Pumpenvergleicher kann innerhalb des Ladungspumpenregelkreises angeordnet sein und dazu dienen, festzustellen, ob ein gewünschter Spannungswert des Pumpspannungssignals erreicht ist. Über ein Signal am Vergleichereinstelleingang lässt sich einstellen, wie schnell beispielsweise ein Unterschreiten eines Referenzwerts durch die Spannung des Pumpspannungssignals an den Ausgang des Pumpenvergleichers weitergegeben wird. Das Signal wird von der Vergleichersteuerschaltung geliefert.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Vergleichersteuerschaltung einen Dualzähler, der zur Abgabe eines zweiten Datenworts in Abhängigkeit des an seinem Eingang anliegenden Vergleichsergebnisses ausgebildet ist und weiterhin eine Umsetzeinrichtung, die zur Abgabe eines zweiten Steuerstroms in Abhängigkeit des zweiten Datenworts ausgebildet ist. Zudem ist die Schaltdynamik des Pumpenvergleichers durch den zweiten Steuerstrom einstellbar.
Die Ladungspumpenschaltung lässt sich erfindungsgemäß in einer der beschriebenen Ausführungsformen oder auch in Kombination der Ausführungsformen in einem Halbleiterspeicher oder in einem Mikroprozessor verwenden.
So wird beispielsweise bei Halbleiterspeichern oder Mikroprozessoren in den internen Schaltungen eine höhere Spannung benötigt, als die, die an den Versorgungsanschlüssen zur Verfügung gestellt wird.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Ladungspumpe, das die Schritte umfasst:

– Erzeugen eines Pumpspannungssignals mit einer Welligkeit durch einen mit einem Taktsignal getaktet betriebenen Ladungspumpenregelkreis,
– Erfassen von wenigstens zwei Spannungswerten des Pumpspannungssignals zu unterschiedlichen Zeitpunkten,
– Vergleichen eines Wertes der aus zumindest zwei der wenigstens zwei erfassten Spannungswerte abgeleitet ist, mit einem Referenzwert,
– Verändern einer Taktfrequenz des Taktsignals und/oder Verändern der Welligkeit des Pumpspannungssignals in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst durch einen mit einem Taktsignal getaktet betriebenen Ladungspumpenregelkreis ein Pumpspannungssignal mit einer Welligkeit erzeugt. Aus dem zeitlichen Verlauf des Pumpspannungssignals werden zu wenigstens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten Spannungswerte erfasst. Aus zwei dieser Spannungswerte wird ein Wert abgeleitet, der dann mit einem Referenzwert verglichen wird. Dies kann beispielsweise ein zulässiger Spannungsabfall sein, der durch die Belastung des Ladungspumpenregelkreises mit einem elektrischen Verbraucher entsteht, oder die zulässige Welligkeit des Pumpspannungssignals. In Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses kann eine Taktfrequenz des Taktsignals, mit der der Ladungspumpenregelkreis betrieben wird, verändert werden. Dies ist dann vorteilhaft, wenn das Vergleichsergebnis auf einem Vergleich mit einem maximal zulässigen Spannungsabfall aufgrund elektrischer Belastung durchgeführt wird. Zudem kann auch die Welligkeit des Pumpspannungssignals verändert werden, wenn diese beispielsweise durch den Vergleich als zu hoch erachtet wird.
In einem Gesichtspunkt des Verfahrens werden beim Schritt des Erfassens ein erster Spannungswert zu einem Zeitpunkt erfasst an dem der Ladungspumpenregelkreis elektrisch unbelastet ist, und ein zweiter Spannungswert zu einem Zeitpunkt erfasst, an dem der Ladungspumpenregelkreis elektrisch belastet ist. Zudem wird der Schritt des Veränderns der Taktfrequenz ausgeführt.
Weiterführend wird in dem Verfahren ein dritter Spannungswert zu einem Zeitpunkt nach dem Schritt des Veränderns der Taktfrequenz erfasst, an dem der Ladungspumpenregelkreis elektrisch belastet ist. Anschließend wird die Taktfrequenz erneut verändert nach einem der folgenden Schritte:

– Erhöhen der Taktfrequenz, wenn der dritte Spannungswert größer als der zweite Spannungswert ist und die Taktfrequenz im Schritt des Veränderns erhöht wurde,
– Erhöhen der Taktfrequenz, wenn der dritte Spannungswert kleiner als der zweite Spannungswert ist und die Taktfrequenz im Schritt des Veränderns verringert wurde,
– Verringern der Taktfrequenz, wenn der dritte Spannungswert kleiner als der zweite Spannungswert ist und die Taktfrequenz im Schritt des Veränderns erhöht wurde,
– Verringern der Taktfrequenz, wenn der dritte Spannungswert größer als der zweite Spannungswert ist und die Taktfrequenz im Schritt des Veränderns verringert wurde.

Die Fähigkeit eines Ladungspumpenregelkreises, einen bestimmten Strom liefern zu können, steigt nicht stetig mit steigender Taktfrequenz des Taktsignals, das für den Betrieb benötigt wird, an, sondern fällt ab einer bestimmten Frequenz wieder ab. Beispielsweise wird die Taktfrequenz aufgrund eines zu hohen Spannungsabfalls zunächst verändert. Wenn ein neu erfasster dritter Spannungswert größer ist als der zweite Spannungswert, wenn sich also der Spannungsabfall zwischen unbelasteten und belasteten Zustand verringert hat, so wurde die Taktfrequenz in der richtigen Richtung verändert. Wenn die Taktfrequenz beispielsweise zuvor erhöht wurde, muss sie auch erneut erhöht werden. Wenn die Taktfrequenz zuvor aber verringert wurde, so muss sie erneut verringert werden.
Wenn der Spannungsabfall aber größer geworden ist, das heißt, der dritte Spannungswert ist kleiner als der zweite Spannungswert, wurde die Taktfrequenz zuvor in der falschen Richtung verändert. Wurde die Taktfrequenz beispielsweise zuvor erhöht, muss sie im erneuten Schritt des Veränderns verringert werden. Ebenso muss die Taktfrequenz im erneuten Schritt des Veränderns erhöht werden, wenn sie zuvor verringert wurde.
In einem anderen Aspekt des Verfahrens wird bei dem Schritt des Erfassens ein Spannungswert zu einem Zeitpunkt erfasst, an dem im Ladungspumpenregelkreis die Erhöhung des Pumpspannungssignals begonnen wird, und ein anderer Spannungswert zu einem Zeitpunkt erfasst, an dem im Ladungspumpenregelkreis die Erhöhung des Pumpspannungssignals beendet wird. Zudem wird der Schritt des Veränderns der Welligkeit ausgeführt.
Mit den zwei zu erfassenden Werten kann die Welligkeit des Pumpspannungssignals bestimmt werden. Bei Betrachtung des zeitlichen Verlaufs des Pumpspannungssignals wird ein Wert erfasst wenn das Pumpspannungssignal zu steigen beginnt, beispielsweise durch einen beginnenden Pumpvorgang eines Pumpenelements, und ein anderer Wert dann, wenn das Pumpspannungs signal aufhört zu steigen, beispielsweise durch die Beendigung des Pumpvorgangs des Pumpenelements. Dadurch werden Extremwerte des Pumpspannungssignals bestimmt. In Abhängigkeit einer aus diesen Werten ermittelten Welligkeit kann die Welligkeit des Ladungspumpenregelkreises verändert werden.
In weiteren Aspekten des Verfahrens kann die Taktfrequenz des Ladungspumpenregelkreises durch ein Datenwort oder durch einen Steuerstrom verändert werden. Zudem kann die Welligkeit des Pumpspannungssignals durch einen Steuerstrom verändert werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer Ladungspumpenschaltung gemäß der Erfindung,
2 ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung zum Erfassen mit Auswerteschaltung und Befehlssteuerschaltung gemäß der Erfindung,
3 ein Ausführungsbeispiel für einen Dualzähler,
4 ein Ausführungsbeispiel für eine Umsetzeinrichtung gemäß der Erfindung,
5 ein Ausführungsbeispiel für eine Taktsteuerschaltung gemäß der Erfindung,
6 ein Ausführungsbeispiel für einen Pumpenvergleicher gemäß der Erfindung,
7 ein erstes Signal-Zeit-Diagramm für verschiedene Signale gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
8 ein Signal-Zeit-Diagramm eines Pumpspannungssignals gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
9 ein zweites Signal-Zeit-Diagramm für verschiedene Signale gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
10 ein Kennliniendiagramm einer Pumpencharakteristik,
11 einen bekannten Ladungspumpenregelkreis.
1 zeigt eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ladungspumpenschaltung. Die Ladungspumpenschaltung umfasst einen Pumpenregelkreis 1, der einen Referenztaktgeber 2, einen Taktgenerator 3, ein Pumpenelement 4, einen Spannungsteiler 10, einen Pumpenvergleicher 5 und eine Logikschaltung 9 aufweist. Der Referenztaktgeber 2 umfasst einen Frequenzeinstelleingang 21 und einen Ausgang 22, über den ein Taktsignal mit einer Taktfrequenz an den Eingang 31 des Taktgenerators 3 abgegeben wird. Über einen zweiten Eingang 32 des Taktgenerators 3 wird ein Logiksignal von der Logikschaltung 9 zugeführt. Am Ausgang 33 des Taktgenerators 3 wird ein Signal an den Pumpeneingang 41 des Pumpenelements 4 abgegeben, mit dem der Betrieb des Pumpenelements 4 gesteuert wird. Das Pumpspannungssignal wird am Pumpenausgang 42 des Pumpenelements 4 abgegriffen, beziehungsweise nach außen geführt. Über den Spannungsteiler 10 wird das Pumpspannungssignal vom Pumpen ausgang 42 des Pumpenelements 4 an einen Eingang 51 des Pumpenvergleichers 5 zugeführt. Der Pumpenvergleicher 5 weist einen zweiten Eingang 52 auf, der mit einem Pumpreferenzsignalgeber 55 gekoppelt ist. Zudem weist der Pumpenvergleicher 5 einen Vergleichereinstelleingang 56 zur Einstellung einer Schaltdynamik auf. Die Schaltdynamik kann dabei der Schaltgeschwindigkeit entsprechen, mit der der Pumpenvergleicher sein Ausgangssignal verändert. Über den Ausgang 53 des Pumpenvergleichers 5 wird ein Vergleichsergebnis an die Logikschaltung 9 abgegeben.
Die Ladungspumpenschaltung umfasst weiterhin eine Schaltung 6 zum Erfassen, eine Auswerteschaltung 7 sowie eine Befehlssteuerschaltung 8. Vom Pumpenausgang 42 des Pumpenelements 4 wird der Schaltung 6 zum Erfassen das Pumpspannungssignal zugeführt. Die Befehlssteuerschaltung 8, die einen Eingang 82 zur Zuführung eines Steuersignals zur zeitlichen Steuerung der Abtastbefehle aufweist, ist über ihren Befehlsausgang 81 mit dem Befehlseingang 61 der Schaltung 6 zum Erfassen verbunden. Der Ausgang 62 der Schaltung 6 zum Erfassen ist mit dem Eingang 72 der Auswerteschaltung 7 verbunden. Der Ausgang 71 der Auswerteschaltung 7 ist mit einem Pumpensteuereingang 11 des Pumpenregelkreises 1 gekoppelt. Durch den Referenztaktgeber 2 wird die Taktfrequenz des Taktsignals, das für den Betrieb des Pumpenelements 4 notwendig ist, bereitgestellt. Die Taktfrequenz lässt sich über den Frequenzeinstelleingang 21 des Referenztaktgebers 2 beeinflussen. In Abhängigkeit eines Logiksignals, das von der Logikschaltung 9 an den Eingang 32 abgegeben wird, wird im Taktgenerator 3 aus dem am Eingang 31 anliegenden Taktsignal des Referenztaktgebers 2 ein Signal zur Steuerung des getaktet betriebenen Pumpenelements 4 abgeleitet und diesem über den Pumpeneingang 41 zugeführt. Die Spannung des Pumpspannungssignals am Pumpen ausgang 42 steigt dabei an, wenn am Pumpeneingang 41 des Pumpenelements 4 ein getaktetes Signal vorliegt, und fällt ab, wenn kein getaktetes Signal anliegt.
Da die Referenzspannung, die vom Pumpenreferenzsignalgeber 55 geliefert wird, in der Regel kleiner ist, als die Spannung, die das Pumpspannungssignal aufweisen soll, wird das Pumpspannungssignal über einen Spannungsteiler 10 an den Eingang 51 des Pumpenvergleichers 5 geführt. Wenn die herunter geteilte Spannung am Eingang 51 kleiner ist als die Referenzspannung am Eingang 52, muss das Pumpenelement in Betrieb genommen werden, beziehungsweise weiter betrieben werden. Dies geschieht dadurch, dass über den Ausgang 53 des Pumpenvergleichers 5 und die Logikschaltung 9 ein entsprechendes Signal an den Eingang 32 des Taktgenerators 3 abgegeben wird.
Die Schaltdynamik des Pumpenvergleichers 5, das heißt, wie schnell ein Umschaltvorgang ausgeführt wird, kann über den Vergleichereinstelleingang 56 variiert werden.
Gesteuert von der Befehlssteuerschaltung 8 nimmt die Schaltung 6 zum Erfassen zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten Spannungswerte des Pumpspannungssignals am Pumpenausgang 42 auf. Die zwei Werte werden von der Auswerteschaltung 7 ausgewertet und das Ergebnis an den Pumpensteuereingang 11 des Pumpenregelkreises 1 abgegeben.
Durch die Befehlssteuerschaltung können unterschiedliche Effekte im Verlauf des Pumpspannungssignals untersucht werden. Beispielsweise kann ein Abtastbefehl an die Schaltung 6 zum Erfassen abgegeben werden zu einem Zeitpunkt, an dem der Pumpenausgang 42 elektrisch unbelastet ist und ein zweiter Abtastbefehl zu einem Zeitpunkt, an dem der Pumpenausgang 42 elektrisch belastet ist. Durch ein Auswerten der zwei Spannungswerte kann festgestellt werden, ob der Spannungsabfall zwischen belastetem und unbelastetem Zustand zu groß ist. In Abhängigkeit davon wird bei Bedarf die Taktfrequenz des Taktsignals, das vom Referenztaktgeber 2 abgegeben wird, verändert. Dies kann geschehen über eine entsprechende Kopplung des Frequenzeinstelleingangs 21 mit dem Pumpensteuereingang 11.
Alternativ können auch Abtastbefehle von der Befehlssteuerschaltung 8 zu den Zeitpunkten abgegeben werden, an dem das Pumpenelement 4 beginnt, die Spannung des Pumpspannungssignals zu erhöhen, und an dem das Pumpenelement 4 den Pumpvorgang beendet. Die so erfassten Spannungswerte werden zur Auswertung der Welligkeit des Pumpspannungssignals verwendet. Wenn die Welligkeit als zu hoch angesehen wird, wird die Schaltdynamik des Pumpenvergleichers 5 erhöht, wodurch der Pumpvorgang schneller beginnt. Die Veränderung der Dynamik des Pumpenvergleichers 5 kann beispielsweise durch entsprechende Kopplung des Vergleichereinstelleingangs 56 mit dem Pumpensteuereingang 11 erfolgen.
Demgemäß lässt sich der Verlauf des Pumpspannungssignals durch eine Veränderung von Parametern im Pumpenregelkreis 1 während des Betriebes verändern.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit der Schaltung 6 zum Erfassen, der Auswerteschaltung 7, der Befehlssteuerschaltung 8 und einer Steuerschaltung 12. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente tragen dabei gleiche Bezugszeichen.
Die Schaltung 6 zum Erfassen umfasst zwei Abtast-Halte-Glieder 63, die eingangsseitig mit dem Pumpenausgang 42 verbunden sind. Der Befehlsausgang 81 der Befehlssteuerschaltung 8 ist mit dem Befehlseingang 61 und gleichzeitig mit Befehlseingängen 61a der Abtast-Halte-Glieder 63 gekoppelt. Der Ausgang 62 der Schaltung 6 zum Erfassen ist mit den Eingängen 72 eines Differenzverstärkers 75 verbunden. Der Differenzausgang 77 ist mit einem Eingang 78 eines Vergleichers 76, der weiterhin einen Referenzeingang 79 aufweist, gekoppelt. Der Ausgang 71 ist über den Pumpensteuereingang 11 mit dem Eingang 121 einer Steuerschaltung 12 verbunden. Die Steuerschaltung 12 umfasst weiterhin einen Steuerausgang 122 zur Abgabe eines Steuersignals.
Durch die Abtast-Halte-Glieder 63 werden Spannungswerte des Pumpspannungssignals, das am Pumpenausgang 42 anliegt, zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst. Die Steuerung der Abtastzeitpunkte erfolgt durch die Befehlssteuerschaltung 8 an die Befehlseingänge 61a. Durch den Differenzverstärker 75 wird der Spannungsunterschied zwischen den zwei erfassten Spannungswerten ermittelt und an den Vergleicher 76 abgegeben. Dieser vergleicht den Differenzwert mit einem Wert eines Referenzsignals, das am Referenzeingang 79 vorliegt. Das Vergleichsergebnis wird an die Steuerschaltung 12 abgegeben, die in Abhängigkeit von diesem einen Parameter des Pumpenregelkreises 1 beeinflusst.
Die Steuerschaltung 12 kann dabei als Taktsteuerschaltung ausgebildet sein, über die die Taktfrequenz des vom Referenztaktgeber 2 abgegebenen Taktsignals verändert werden kann, wenn der Ausgang 122 der Steuerschaltung 12 mit dem Frequenzeinstelleingang 21 verbunden ist. Alternativ kann die Steuerschaltung als Vergleichersteuerschaltung ausgebildet sein.
Dabei beeinflusst die Steuerschaltung 12 durch eine Kopplung des Ausgangs 122 mit dem Vergleichereinstelleingang 56 die Schaltdynamik des Pumpenvergleichers 5.
3 zeigt eine Ausführungsform eines Dualzählers, der beispielsweise in der Taktsteuerschaltung oder der Vergleichersteuerschaltung eingesetzt werden kann. Der Dualzähler umfasst vier Flip-Flop-Elemente FA, FB, FC und FD, deren Ausgänge QA, QB, QC und QD zur Abgabe eines Datenworts ausgebildet sind. Des Weiteren umfasst der Dualzähler 123 logische AND-Glieder AA, AB und AC sowie logische XOR-Glieder XA, XB, XC und XD sowie einen Dateneingang EN und einen Takteingang CLK.
Durch die AND-Glieder AA, AB und AC sowie die XOR-Glieder XA, XB, XC und XD wird die Zähllogik des Dualzählers 123 bereitgestellt. Über den Takteingang CLK wird dem Dualzähler 123 ein Taktsignal zugeführt, dessen Taktfrequenz nicht der Taktfrequenz des Taktsignals des Referenztaktgebers 2 entsprechen muss. Das Vergleichsergebnis der Auswerteschaltung 7 liegt am Eingang EN des Dualzählers 123 an. Wenn beispielsweise der Spannungsabfall des Pumpspannungssignals zwischen belasteten und unbelasteten Betrieb höher ist als ein vorgegebener Wert oder wenn die Welligkeit höher ist als ein vorgegebener Wert, erhält man am Eingang EN ein Signal mit einer logischen Eins. Dann zählt der Dualzähler 123 mit jeder steigenden Taktflanke des Taktsignals am Takteingang CLK um eins hoch. Dies geschieht so lange, bis der Wert des Spannungsabfalls oder der Welligkeit kleiner als der vorgegebene Wert ist und das Signal am Eingang EN zu einer logischen Null wechselt.
Um sicher zu stellen, dass sich der Pumpenregelkreis nach der Erhöhung des Zählwerts im Dualzähler 123 in einem einge schwungenen Zustand befindet, kann es sinnvoll sein, dass die Taktfrequenz des am Eingang CLK anliegenden Taktsignals deutlich kleiner ist als die Taktfrequenz des vom Referenztaktgeber 2 abgegebenen Taktsignals.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Umsetzeinrichtung 124, wie sie erfindungsgemäß in einer Ladungspumpenschaltung eingesetzt werden kann. Die Umsetzeinrichtung 124 umfasst fünf Signalpfade mit jeweils drei Transistoren, des Weiteren zwei Transistoren TM1 und TM2 die in einer Stromspiegelschaltung miteinander verbunden sind. In einem Referenzsignalpfad mit den Transistoren T11, T12 und T13 wird ein Referenzstrom IREF zugeführt. Die Steueranschlüsse der Transistoren T13, TA3, TB3, TC3 und TD3 sind alle an eine Steuerspannung VBIAS angeschlossen. Der Transistor T12 ist an seinem Steuereingang QR mit einer Signalquelle entsprechend einer logischen Eins verbunden. Der Transistor T11 dient als Referenztransistor für die Transistoren TA1, TB1, TC1 und TD1. Dabei sind die Transistoren TA1, TB1, TC1 und TD1 unterschiedlich ausgeführt. Beispielsweise kann durch den Transistor TB1 bei gleicher Ansteuerung doppelt so viel Strom fließen wie durch den Transistor TA1, durch den Transistor TC1 viermal so viel Strom und durch den Transistor TD1 achtmal so viel Strom. Dadurch kann eine binäre Gewichtung der einzelnen Signalpfade erreicht werden. Die Steueranschlüsse QA, QB, QC und QD der Transistoren TA2, TB2, TC2 und TD2 sind beispielsweise mit den Ausgängen eines Dualzählers verbunden. Die Summe der durch die entsprechende Ansteuerung entstehenden Ströme IA, IB, IC und ID wird über einen Stromspiegel vom Transistor TM1 an den Transistor TM2 übertragen. Der sich im Transistor TM2 ergebende Strom IBIAS dient als Steuerstrom, beispielsweise für den Referenztaktgeber oder den Pumpenvergleicher.
In 5 wird ein Ausführungsbeispiel für eine Steuerschaltung 12 mit einem Dualzähler 123 und einer Umsetzeinrichtung 124 gezeigt. Dabei sind der Dualzähler 123 und die Umsetzeinrichtung 124 über die Anschlüsse QA, QB, QC und QD miteinander gekoppelt. Der Zählwert des Dualzählers 123, der aus dem am Eingang 121 anliegenden Vergleichsergebnis abgeleitet ist, wird als Datenwort DW an die Umsetzeinrichtung 124 abgegeben und von dieser in einen Steuerstrom umgesetzt, der über den Ausgang 122 der Steuerschaltung 12 abgeführt wird.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Pumpenvergleichers 5. Der Pumpenvergleicher 5 umfasst einen Differenzverstärker mit den Transistoren 501, 502, 503, 504 und 505 sowie einen Signaleingang 51 und einen Referenzsignaleingang 52. Des Weiteren umfasst der Pumpenvergleicher 5 einen Signalpfad mit einem Transistor 506, dessen Steuereingang mit dem Ausgang des Differenzverstärkers verbunden ist, und einen Transistor 505. Der Ausgang des zweiten Signalpfads ist über zwei logische Elemente 507 mit dem Ausgang 53 des Pumpenvergleichers 5 gekoppelt. Die Transistoren 505 weisen einen Steueranschluss 56A auf. Über die Anschlüsse VCC wird der Pumpenvergleicher 5 mit einem Versorgungspotenzial verbunden.
Am Eingang 51 wird dem Pumpenvergleicher 5 das Pumpspannungssignal oder das über einen Spannungsteiler herunter geteilte Pumpspannungssignal zugeführt. Über den Eingang 52 wird der Pumpenvergleicher 5 mit einem hier nicht gezeigten Pumpenreferenzsignalgeber 55 zur Zuführung einer Referenzspannung verbunden. Das Vergleichsergebnis wird über den Transistor 506 und die logischen Elemente 507 in ein logisches Signal überführt und über den Ausgang 53 abgegeben. Die Transistoren 505 dienen zur Einstellung der Ströme innerhalb der Schal tung. Über ein Signal am Steuereingang 56a kann eine Stromhöhe eingestellt werden. Über diese Stromhöhe lässt sich die Dynamik, beziehungsweise Schaltgeschwindigkeit des Differenzverstärkers beeinflussen. Je höher der mögliche Strom durch den Transistor 505 ist, desto schneller kann der Differenzverstärker schalten.
Durch eine Kopplung des Steueranschlusses 56a mit dem Vergleichereinstelleingang 56 kann dementsprechend die Schaltgeschwindigkeit des Pumpenvergleichers 5 über einen Steuerstrom eingestellt werden.
In 7 wird der zeitliche Verlauf des Pumpspannungssignals PS und eines Signals LMT am Ausgang des Pumpenvergleichers 5 gezeigt.
Wenn das Signal LMT einer logischen Eins entspricht, ist das Pumpenelement 4 in Betrieb und die Spannung des Pumpspannungssignals PS steigt an. Bei einer logischen Null des Signals LMT fällt die Spannung des Pumpspannungssignals PS ab. Bis zum Zeitpunkt t1 wird der Pumpenregelkreis ohne Strombelastung betrieben. Zu einem Zeitpunkt vor t1 wird durch die Schaltung 6 zum Erfassen ein erster Spannungswert VA erfasst. Zum Zeitpunkt t1 erfährt der Ladungspumpenregelkreis eine Strombelastung, mit der Folge, dass die Spannung des Pumpspannungssignal PS absinkt. Zu einem Zeitpunkt nach t1 und vor t2 wird von der Schaltung 6 zum Erfassen ein zweiter Spannungswert des Pumpspannungssignals PS erfasst. Da der durch die Auswerteschaltung 7 festgestellte Spannungsunterschied größer als ein vorgegebener Referenzunterschied ist, wird durch die Taktsteuerschaltung 12 die Taktfrequenz des Taktsignals des Referenztaktgebers 2 verändert, beispielsweise erhöht. Zu einem Zeitpunkt nach t2 wird von der Schaltung 6 zum Erfassen ein dritter Spannungswert des Pumpspannungssignals PS erfasst. Bei der Auswertung des dritten Spannungswerts werden nun zwei Fälle unterschieden.
Wenn der dritte Spannungswert dem Spannungswert VC entspricht, wurde der Spannungsunterschied zwischen unbelastetem und belastetem Betrieb verringert und die Taktfrequenz somit in der richtigen Richtung verändert, beispielsweise erhöht. Damit kann die Taktfrequenz weiter in dieser Richtung verändert, im Beispiel also erhöht werden.
Wenn der dritte erfasste Spannungswert jedoch dem Spannungswert VD entspricht, hat sich der Spannungsunterschied zwischen unbelastetem und belastetem Betrieb weiter erhöht. Demnach wurde die Taktfrequenz in der falschen Richtung verändert, beispielsweise erhöht und muss nun in der anderen Richtung verändert werden, im Beispiel also verringert. Ein Wechsel der Veränderungsrichtung kann beispielsweise über einen Dualzähler mit umschaltbarer Zählrichtung erfolgen.
8 zeigt ein Signal-Zeit-Diagramm für das Pumpspannungssignal PS, bei dem die Dynamik des Pumpenvergleichers angepasst wird. In den ersten 250 Mikrosekunden befindet sich der Ladungspumpenregelkreis im Auflade- und Einschwingvorgang. Durch eine Messung der Welligkeit bei etwa 260 Mikrosekunden wurde die Welligkeit als zu hoch erkannt und die Dynamik des Pumpenvergleichers erhöht. Bei der nächsten Messung der Welligkeit bei etwa 350 Mikrosekunden ist die Welligkeit zwar schon reduziert, genügt aber noch nicht dem vorgegebenen Referenzwert. Die Dynamik des Pumpenvergleichers 5 wird deshalb weiter erhöht, sodass bei der Messung der Welligkeit bei etwa 650 Mikrosekunden sich diese gegenüber der ersten Messung bei etwa 260 Mikrosekunden deutlich verringert hat.
In 9 ist ein Signal-Zeit-Diagramm von Signalen LMT, CLK1 und CLK2 und dem Pumpspannungssignal PS gezeigt. Sobald die Spannung des Pumpspannungssignals PS einen bestimmten Wert unterschritten hat, wechselt das Steuersignal LMT am Ausgang des Pumpenvergleichers 5 seinen logischen Zustand von Null auf Eins. In Abhängigkeit des Steuersignals LMT werden vom Taktgenerator 3 getaktete Signale CLK1 und CLK2, die sich in ihren Pegeln nicht überlappen, an das Pumpenelement 4 abgegeben, um dort den Pumpvorgang einzuleiten. Dies resultiert in einen Anstieg der Spannung des Pumpspannungssignals PS. Das Steuersignal LMT wechselt seinen logischen Zustand zurück von Eins auf Null, wenn die Spannung des Pumpspannungssignals PS einen bestimmten Wert erreicht hat. Die Signale CLK1 und CLK2 behalten einen konstanten logischen Pegel, logisch Null für CLK1 beziehungsweise logisch Eins für CLK2. Die Spannung des Pumpspannungssignal PS beginnt zu sinken.
In 10 ist der charakteristische Verlauf der Stromtragefähigkeit gegenüber der Taktfrequenz des Taktsignals des Referenztaktgebers dargestellt. Die Stromtragefähigkeit ist die Fähigkeit eines Ladungspumpenregelkreises, dauerhaft einen bestimmten Strom an seinem Ausgang zur Verfügung zu stellen. Bei kleineren Taktfrequenzen, beispielsweise f1 oder f2 führt eine Erhöhung der Taktfrequenz zu einem erhöhten möglichen abzugebenden Strom. Wenn die Taktfrequenz von einem Wert f1 auf einen Wert f2 erhöht wird, so steigt die Stromtragefähigkeit von einem Wert I1 auf einen Wert I2. Erhöht man jedoch bei einem bestehenden Wert der Taktfrequenz f3 die Taktfrequenz weiter, so sinkt die Stromtragefähigkeit von einem Wert I3 ab, das heißt, für eine Erhöhung der Stromtragefähigkeit müsste die Taktfrequenz von f3 ausgehend verringert werden.
Wenn dem Ladungspumpenregelkreis mehr Strom entnommen wird als entsprechend dem charakteristischen Verlauf vorgesehen, sinkt die Spannung des Pumpspannungssignals deutlich ab. Um dieses Absinken zu verringern, muss die Stromtragefähigkeit über die Taktfrequenz des Referenztaktgebers angepasst werden. Dabei ist gemäß dem charakteristischen Verlauf zu beachten, in welche Richtung die Taktfrequenz verändert wird. Wenn man beispielsweise nach einer Veränderung der Taktfrequenz eine Verringerung des Spannungsabfalls feststellt, so wurde die Taktfrequenz in die richtige Richtung verändert, hat sich dagegen der Spannungsabfall vergrößert, so muss die Taktfrequenz in der anderen Richtung verändert werden.
Die verschiedenen Ausgestaltungen lassen sich kombinieren, ohne dass dies dem Wesen der Erfindung widerspricht. Insbesondere können auch Pumpenelemente verwendet werden, die negative Spannungen erzeugen. Der Einsatz der Ladungspumpenschaltung beschränkt sich nicht auf Halbleiterspeicher und Mikrocontroller, sondern erstreckt sich auf alle Anwendungsgebiete, in denen betragsmäßig höhere Spannungen benötigt werden, als sie von einer Versorgungsspannungsquelle zur Verfügung gestellt werden. Die Ladungspumpenschaltung kann innerhalb eines integrierten Schaltkreises aufgebaut, oder auch in modularer Bauweise erstellt sein.

1: Pumpenregelkreis
2: Referenztaktgeber
3: Taktgenerator
4: Pumpenelement
5: Pumpenvergleicher
6: Schaltung zum Erfassen
7: Auswerteschaltung
8: Befehlssteuerschaltung
9: Logikschaltung
10: Spannungsteiler
11: Pumpensteuereingang
12: Taktsteuerschaltung
21: Frequenzeinstelleingang
22: Ausgang Referenztaktgeber
31, 32: Eingang Taktgenerator
33: Ausgang Taktgenerator
41: Eingang Pumpenelement
42: Pumpenausgang
51, 52: Eingänge Pumpenvergleicher
53: Ausgang Pumpenvergleicher
55: Pumpenreferenzsignalgeber
56, 56a: Vergleichereinstelleingang
61, 61a: Befehlseingang
62: Ausgang der Schaltung zum Erfassen
63: Abtast-Halte-Glieder
71: Ausgang Auswerteschaltung
72: Eingang Auswerteschaltung
75: Differenzverstärker
76: Vergleicher
77: Differenzausgang
79: Referenzeingang
81: Befehlsausgang
82: Eingang Befehlssteuerschaltung
121: Eingang Steuerschaltung
122: Ausgang Steuerschaltung
123: Dualzähler
124: Umsetzeinrichtung
501, 502, 503: Transistoren
504, 505, 506: Transistoren
507: Logikelemente
EN: Zähleingang Dualzähler
CLK: Takteingang Dualzähler
AA, AB, AC: AND-Glieder
XA, XB, XC, XD: XOR-Glieder
FA, FB, FC, FD: Flip-Flop-Elemente
QA, QB, QC, QD: Ausgänge Dualzähler
VA, VB, VC, VD: Spannungswerte
DW: Datenwort
PS: Pumpenspannungssignal
LMT: Steuersignal
CLK1, CLK2: Taktsignale
T11, T12, T13: Transistoren
TA1, TA2, TA3: Transistoren
TB1, TB2, TB3: Transistoren
TC1, TC2, TC3: Transistoren
TD1, TD2, TD3: Transistoren
TM1, TM2: Transistoren
IREF: Referenzstrom
IBIAS: Steuerstrom
VBIAS: Steuerspannung

Claims

Ladungspumpenschaltung, umfassend: – einen mit einer Taktfrequenz getaktet betriebenen Ladungspumpenregelkreis (1) zur Erzeugung eines Pumpspannungssignals, der einen Pumpensteuereingang (11) aufweist, über den im Betrieb der zeitliche Verlauf des Pumpspannungssignals veränderbar ist; – eine Schaltung (6) zum Erfassen von Spannungswerten des Pumpspannungssignals zu wenigstens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten mit einem Ausgang (62) zum Abgreifen von erfassten Spannungswerten; und – eine Auswerteschaltung (7), die ausgebildet ist zum Vergleichen eines Referenzwerts mit einem Signal, das aus zumindest zwei der wenigstens zwei erfassten Spannungswerte abgeleitet ist, und die einen Ausgang (71) zur Abgabe eines Vergleichsergebnisses aufweist, der mit dem Pumpensteuereingang (11) gekoppelt ist.
Ladungspumpenschaltung nach Anspruch 1, bei der der Ladungspumpenregelkreis (1) weiterhin aufweist: – einen Referenztaktgeber (2); – einen Taktgenerator (3), umfassend einen ersten Eingang (31), der mit dem Referenztaktgeber (2) gekoppelt ist, einen zweiten Eingang (32) zur Zuführung eines Logiksignals und einen Ausgang (33); – ein getaktet betriebenes Pumpenelement (4) mit einem Pumpeneingang (41), der mit dem Ausgang (33) des Taktgenerators (3) gekoppelt ist, und einem Pumpenausgang (42) zur Abgabe des Pumpspannungssignals; und – einen Pumpenvergleicher (5) mit einem ersten Eingang (51), der mit dem Pumpenausgang (42) gekoppelt ist, einem zwei ten Eingang (52), der mit einem Pumpenreferenzsignalgeber (55) gekoppelt ist, und einem Ausgang (53), der mit dem zweiten Eingang (32) des Taktgenerators (3) gekoppelt ist.
Ladungspumpenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, – bei der die Schaltung (6) zum Erfassen einen Befehlseingang (61) zur Zuführung von Abtastbefehlen aufweist; und – weiter umfassend eine Befehlssteuerschaltung (8) mit einem Befehlsausgang (81), der mit dem Befehlseingang (61) gekoppelt ist, und einem Eingang (82) zur Zuführung eines Steuersignals zur zeitlichen Steuerung der Abtastbefehle.
Ladungspumpenschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, bei der zwischen den Ausgang (53) des Pumpenvergleichers (5) und den zweiten Eingang (32) des Taktgenerators (3) eine Logikschaltung (9) zur Verarbeitung eines Ausgangssignals des Pumpenvergleichers (5) geschaltet ist.
Ladungspumpenschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, – bei der der Referenztaktgeber (2) zur Abgabe eines in seiner Taktfrequenz veränderlichen Taktsignals ausgebildet ist und einen Frequenzeinstelleingang (21) zur Einstellung der Taktfrequenz aufweist; und – bei der der Ladungspumpenregelkreis (1) weiterhin eine Taktsteuerschaltung (12) umfasst, aufweisend einen Eingang (121), der mit dem Pumpensteuereingang (11) gekoppelt ist, und einen Ausgang (122), der mit dem Frequenzeinstelleingang (21) gekoppelt ist.
Ladungspumpenschaltung nach Anspruch 5, – bei der die Taktsteuerschaltung (12) ausgebildet ist zur Abgabe eines ersten Datenworts (DW) in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses; und – bei der die Taktfrequenz des Taktsignals des Referenztaktgebers (2) durch das erste Datenwort (DW) einstellbar ist.
Ladungspumpenschaltung nach Anspruch 6, bei der die Taktsteuerschaltung (12) einen Dualzähler (123) umfasst, der zur Abgabe des ersten Datenworts (DW) in Abhängigkeit des an seinem Eingang (121) anliegenden Vergleichsergebnisses ausgebildet ist.
Ladungspumpenschaltung nach Anspruch 5, – bei der die Taktsteuerschaltung (12) ausgebildet ist zur Abgabe eines ersten Steuerstroms in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses; und – bei der die Taktfrequenz des Taktsignals des Referenztaktgebers (2) durch den ersten Steuerstrom einstellbar ist.
Ladungspumpenschaltung nach Anspruch 8, – bei der die Taktsteuerschaltung (12) einen Dualzähler (123) umfasst, der zur Abgabe eines ersten Datenworts (DW) in Abhängigkeit des an seinem Eingang (121) anliegenden Vergleichsergebnisses ausgebildet ist; und – bei der die Taktsteuerschaltung (12) weiterhin eine Umsetzeinrichtung (124) umfasst, die zur Abgabe des ersten Steuerstroms in Abhängigkeit des ersten Datenworts (DW) ausgebildet ist.
Ladungspumpenschaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der die Befehlssteuerschaltung (8) dazu ausgebildet ist, einen Abtastbefehl in Abhängigkeit einer Strombelastung des Pumpenausgangs an den Befehlsausgang (81) abzugeben.
Ladungspumpenschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, – bei der der Pumpenvergleicher (5) einen Vergleichereinstelleingang (56) zur Einstellung einer Schaltdynamik aufweist; und – bei der der Ladungspumpenregelkreis (1) weiterhin eine Vergleichersteuerschaltung (12) umfasst, aufweisend einen Eingang (121), der mit dem Pumpensteuereingang (11) gekoppelt ist, und einen Ausgang (122), der mit dem Vergleichereinstelleingang (56) gekoppelt ist.
Ladungspumpenschaltung nach Anspruch 11, – bei der die Vergleichersteuerschaltung (12) ausgebildet ist zur Abgabe eines zweiten Steuerstroms in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses; und – bei der die Schaltdynamik des Pumpenvergleichers durch den zweiten Steuerstrom einstellbar ist.
Ladungspumpenschaltung nach Anspruch 12, – bei der die Vergleichersteuerschaltung (12) einen Dualzähler (123) umfasst, der zur Abgabe eines zweiten Datenworts (DW) in Abhängigkeit des an seinem Eingang (121) anliegenden Vergleichsergebnisses ausgebildet ist; und – bei der die Vergleichersteuerschaltung (12) weiterhin eine Umsetzeinrichtung (124) umfasst, die zur Abgabe des zweiten Steuerstroms in Abhängigkeit des zweiten Datenworts (DW) ausgebildet ist.
Ladungspumpenschaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, – bei der der Eingang (82) der Befehlssteuerschaltung (8) mit dem Ausgang (53) des Pumpenvergleichers (5) gekoppelt ist; und – bei der die Befehlssteuerschaltung (8) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit einer Detektion einer steigenden Flanke eines an ihrem Eingang (82) anliegenden Eingangssignals und in Abhängigkeit einer Detektion einer fallenden Flanke des Eingangssignals jeweils einen Abtastbefehl an den Befehlsausgang (81) abzugeben.
Ladungspumpenschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, bei der der Pumpenausgang (42) mit dem Pumpenvergleicher (5) über einen Spannungsteiler (10) gekoppelt ist.
Ladungspumpenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der die Schaltung (6) zum Erfassen mindestens zwei Abtast-Halte-Glieder (63) umfasst.
Ladungspumpenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der die Auswerteschaltung (7) umfasst: – eine Anordnung (75) zur Differenzbildung mit einem Differenzausgang (77) und zwei Eingängen (72, 73), die mit dem Ausgang (62) der Schaltung (6) zum Erfassen gekoppelt sind; und – eine Anordnung (76) zum Vergleichen eines Signals am Differenzausgang (77) mit einem Referenzwert.
Verwendung einer Ladungspumpenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 in einem Halbleiterspeicher.
Verwendung einer Ladungspumpenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 in einem Mikroprozessor.
Verfahren zum Betreiben einer Ladungspumpe, umfassend die Schritte: – Erzeugen eines Pumpspannungssignals mit einer Welligkeit durch einen mit einem Taktsignal getaktet betriebenen Ladungspumpenregelkreis; – Erfassen von wenigstens zwei Spannungswerten des Pumpspannungssignals zu unterschiedlichen Zeitpunkten; – Vergleichen eines Wertes, der aus zumindest zwei der wenigstens zwei erfassten Spannungswerte abgeleitet ist, mit einem Referenzwert; – Verändern einer Taktfrequenz des Taktsignals und/oder Verändern der Welligkeit des Pumpspannungssignals in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Schritt des Erfassens die Schritte umfasst: – Erfassen eines ersten Spannungswertes zu einem Zeitpunkt, an dem der Ladungspumpenregelkreis elektrisch unbelastet ist; – Erfassen eines zweiten Spannungswertes zu einem Zeitpunkt, an dem der Ladungspumpenregelkreis elektrisch belastet ist; und – bei dem der Schritt des Veränderns der Taktfrequenz ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, weiter umfassend die Schritte: – Erfassen eines dritten Spannungswertes zu einem Zeitpunkt nach dem Schritt des Veränderns, an dem der Ladungspumpenregelkreis elektrisch belastet ist; – erneutes Verändern der Taktfrequenz nach einem der folgenden Schritte: – Erhöhen der Taktfrequenz, wenn der dritte Spannungswert größer als der zweite Spannungswert ist und die Taktfrequenz im Schritt des Veränderns erhöht wurde; – Erhöhen der Taktfrequenz, wenn der dritte Spannungswert kleiner als der zweite Spannungswert ist und die Taktfrequenz im Schritt des Veränderns verringert wurde; – Verringern der Taktfrequenz, wenn der dritte Spannungswert kleiner als der zweite Spannungswert ist und die Taktfrequenz im Schritt des Veränderns erhöht wurde; – Verringern der Taktfrequenz, wenn der dritte Spannungswert größer als der zweite Spannungswert ist und die Taktfrequenz im Schritt des Veränderns verringert wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, – bei dem beim Schritt des Erfassens ein Spannungswert zu einem Zeitpunkt erfasst wird, an dem im Ladungspumpenregelkreis die Erhöhung des Pumpspannungssignals begonnen wird, und ein anderer Spannungswert zu einem Zeitpunkt erfasst wird, an dem im Ladungspumpenregelkreis die Erhöhung des Pumpspannungssignals beendet wird; und – bei dem der Schritt des Veränderns der Welligkeit ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, bei dem die Taktfrequenz durch ein Datenwort verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, bei dem die Taktfrequenz durch einen Steuerstrom verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, bei dem die Welligkeit durch einen Steuerstrom verändert wird.