DE102011103978A1

DE102011103978A1 - Load switch

Info

Publication number: DE102011103978A1
Application number: DE102011103978A
Authority: DE
Inventors: David Schie
Original assignee: Micrel Inc
Current assignee: Microchip Technology Inc
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2012-05-24
Also published as: US20110316519A1; JP2012010332A; GB201109321D0; US8378658B2; CN102394615A; KR20120000517A; GB2481494A; TW201220688A

Abstract

Halbleiter-Vorrichtung, Schaltung und Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Lastschalter zum Halten einer geringen Spannungsdifferenz zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung und zum Bereitstellen eines definierten Antwortverhaltens. Der Lastschalter kann ein Durchlasselement aufweisen, das mit einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss gekoppelt ist. Das Durchlasselement kann einen Steueranschluss aufweisen, wobei der Steueranschluss ein Antwortverhalten des Durchlasselements steuert. Der Lastschalter kann eine erste Schleife aufweisen, die mit dem Steueranschluss gekoppelt ist und welche gestaltet ist zum Regeln eines Spannungsabfalls zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss, wobei eine hohe Impedanz mit dem Durchlasselement gehalten wird. Der Lastschalter kann eine zweite Schleife aufweisen, die mit dem Steueranschluss gekoppelt ist und welche gestaltet ist zum Bereitstellen eines definierten Filter-Antwortverhaltens aus dem Eingangsanschluss. Das definierte Antwortverhalten kann ein Tiefpass-Filterverhalten, ein Hochpass-Filterverhalten oder ein Bandpass-Filterverhalten sein. Der Durchlassbereich und/oder der Sperrbereich des Frequenzgangs kann/können programmiert werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Anmeldung betrifft im Allgemeinen Stromversorgungen, und insbesondere einen Lastschalter, welcher eine sehr kleine Spannungsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang aufrechterhält, während ein Filter bereitgestellt ist.
HINTERGRUND
Energieverbrauch wurde ein vorrangiges Anliegen für zahlreiche elektronische Systeme, insbesondere für batteriebetriebene tragbare Geräte. Diese Geräte können zahlreiche Subsysteme aufweisen, welche häufig durch Schaltelemente verbunden oder getrennt werden können, um Energie zu sparen. Heute verwenden elektronische Geräte in den meisten Systemen Analogschalter oder Low-Dropout-Regler (LDOs). Diese Subsysteme können durch diese Schaltelemente mit einem Gleichstromwandler verbunden sein. Häufig weisen diese Gleichstromwandler Belastungskennlinien und variable Ausgangsspannungen auf, mit welchen versucht wird, die Batterielebenszeit zu maximieren.
Allerdings kann durch Verbinden der Schaltelemente mit einem Gleichstromwandler Rauschen in die Last eingebracht werden, was eine potentielle Störung für Komponenten in Abwärtsrichtung des Stromflusses, einschließlich für HF-Komponenten bedeuten kann. Für analoge Schalter verwenden zahlreiche Systeme bisher LC-Filter zum Abschwächen dieses Rauschens. Wenn ein LDO an Stelle eines analogen Schalters verwendet wird, und wenn das Filterverhalten des LDO nicht ausreicht, verwenden zahlreiche Systeme auch passive Filter-Bauelemente zusätzlich zu einem LDO zum Filter.
Das Verwenden eines analogen Schalters ist nicht ideal, da passive Filter-Bauelemente hinzugefügt werden müssen, welche viel Platinenplatz in Anspruch nehmen, und welche die Gesamtkosten des Systems erhöhen. Außerdem ist das Verwenden eines LDO als Filterelement, ob nun mit oder ohne externe(n) Bauelemente(n), nicht ideal, da LDOs im Allgemeinen eine konstante Ausgangsspannung aufweisen, welche nicht der Eingangsspannung folgt. Typischerweise führt das zu einem größeren Spannungsabfall und im Wesentlichen zu einem geringeren Wirkungsgrad, als das ideal wäre bis unmittelbar vor einem Dropout. Ferner ist es unerschwinglich, ein breitbandiges Filterverhalten höherer Ordnung bereitzustellen, unter Verwendung von einer der oben genannten Lösungen, aufgrund einer exzessiven Anzahl an Bauelementen und aufgrund des Verhaltens erster Ordnung, das im Allgemeinen durch LDOs bereitgestellt wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Zusammenfassung dient dazu, eine Auswahl von Konzepten auf vereinfachte Weise vorzustellen, welche ausführlicher im Folgenden in der Beschreibung der Anmeldung dargestellt sind. Diese Zusammenfassung dient weder dazu, wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands der Erfindung zu identifizieren, noch dient sie dazu, für die Bestimmung des Schutzbereichs des beanspruchten Gegenstands als Hilfe herangezogen zu werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird eine Halbleiter-Vorrichtung bereitgestellt. Die Halbleiter-Vorrichtung kann ein Durchlasselement aufweisen, das mit einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei das Durchlasselement einen Steueranschluss aufweist, wobei der Steueranschluss ein Verstärkungsverhalten des Durchlasselements steuert. Außerdem kann die Halbleiter-Vorrichtung eine erste Schleife aufweisen, die mit dem Steueranschluss gekoppelt ist, welche ausgelegt ist zum Regeln eines Spannungsabfalls zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss, wobei eine hohe Impedanz mit dem Durchlasselement gehalten wird. Die Halbleiter-Vorrichtung kann auch eine zweite Schleife aufweisen, die mit dem Steueranschluss gekoppelt ist, die ausgelegt ist zum Bereitstellen eines definierten Antwortverhaltens aus dem Eingangsanschluss.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird eine Schaltung bereitgestellt, welche einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss aufweist. Die Schaltung kann einen Transistor aufweisen, welcher ein Gate, eine Source und einen Drain aufweist, wobei der Drain des Transistors mit dem Eingangsanschluss gekoppelt ist, und wobei die Source mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist. Außerdem kann die Schaltung ein Verstärkungselement aufweisen, mit einem definierten Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Antwortverhalten, welches einen invertierenden Eingang, einen nicht invertierenden Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der Ausgang des Verstärkungselements mit dem Gate des Transistors gekoppelt ist. Die Schaltung kann auch eine Schaltung zum Erzeugen eines optimierten Referenz-Spannungsabfalls aufweisen, welche zwei replizierte Transistoren aufweist, die in der Größe gegenüber dem Transistor skaliert sind, wobei alle drei Elemente mit dem Gate und mit der Source verbunden sind, wobei die Referenzspannung, durch das Verstärkungselement, den Transistor gerade noch innerhalb der Sättigung hält.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird ein Tiefpass-Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Lastschalter mit einem programmierbaren Sperrbereich oder Durchlassbereich bereitgestellt, welcher eine Eingangsspannung empfängt und eine Ausgangsspannung bereitstellt. Der Schalter kann ein Schleifen-Verhalten aufweisen, welches die Ausgangsspannung auf eine Spannung regelt, die niedriger ist als die Eingangsspannung, so dass die Sättigung oder der Betrieb bei hoher Impedanz erhalten bleibt. Zudem kann der Schalter einen Schleifenfilter, zum Bereitstellen eines Wechselspannungs-Filterfrequenzgangs für einen Sperrbereich oder für einen Durchlassbereich aufweisen, wobei das Schleifenfilter Koeffizienten aufweist, die auf dem programmierbaren Sperrbereich oder Durchlassbereich basieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die neuen Merkmale, welche als kennzeichnend für die Erfindung zu erachten sind, sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. In den Beschreibungen, die nun folgen, sind gleiche oder ähnliche Teile in der Spezifikation und in den Figuren jeweils mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, und einzelne Figuren können der Klarheit oder der Kürze halber, übermäßig detailliert oder sehr verallgemeinert dargestellt sein. Die Anmeldung selbst wird allerdings, ebenso wie eine bevorzugte Ausführungsform, wie auch weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung, mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung illustrativer Ausführungsformen bestens zu verstehen sein, wenn zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen, wobei:
1 eine typische Anwendung zeigt, wobei der beispielhafte Lastschalter gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung verwendet sein kann;
2 eine beispielhafte Schaltung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung zeigt, welche Bauelemente innerhalb des Lastschalters illustriert;
3 ein illustratives Bode-Diagramm für eine Filterfrequenzgangs-”Maske” und die Übertragungseigenschaften des Filters gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 einen Frequenzgang eines LC-Filters, wie üblich bei bestehenden diskreten Bauelementen, die zu einem Lastschalter hinzugefügt sind, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung zeigt;
5 ein Diagramm, welches Amplituden und Phasenverschiebungen für den beispielhaften Lastschalter darstellt, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung zeigt;
6 eine Darstellung, welche eine typische Pin-Anordnung für den beispielhaften Lastschalter zeigt, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung zeigt;
7 eine illustrative Schaltung zum Schätzen der Sättigung, zum Halten des Drain-Source-Spannungsabfalls, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung zeigt und
8 eine U_dd/I_ds-Kennlinie der illustrativen Schaltung zum Schätzen der Sättigung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung zeigt.
BESCHREIBUNG DER ANMELDUNG
Die im Folgenden dargelegte Beschreibung dient im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen als Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Anmeldung, und sie dient nicht dazu, die einzigen Formen darzustellen, in welchen die vorliegende Anmeldung gestaltet oder verwendet sein kann. Die Beschreibung stellt die Funktionen und die Folge der Schritte zum Bauen und Betreiben der Erfindung in Zusammenhang mit den illustrierten Ausführungsformen dar. Es versteht sich allerdings von selbst, dass gleiche oder äquivalente Funktionen oder Folgen von Schritten durch andere Ausführungsformen erzielt werden können, welche ebenfalls im Wesen und im Schutzbereich dieser Anmeldung liegen sollen.
Allgemein beschrieben, betrifft die vorliegende Anmeldung eine Stromversorgung und insbesondere einen Lastschalter, welcher eine Möglichkeit zum Ersetzen diskreter Filter aufweist, was den zusätzlichen Vorteil bringen kann, eine Kennlinie höherer Ordnung zu halten, als das für die passiven Filter-Bauelemente der Fall ist, welche ersetzt sind. Bei einer illustrativen Ausführungsform kann der Lastschalter ein Durchlasselement aufweisen, das mit einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss gekoppelt ist. Das Durchlasselement kann einen Steueranschluss aufweisen, wobei der Steueranschluss ein Verstärkungsverhalten des Durchlasselements steuert. Der Lastschalter kann ferner eine erste Schleife aufweisen, die mit dem Steueranschluss gekoppelt ist, welche gestaltet ist zum Regeln eines Spannungsabfalls zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss, während mit dem Durchlasselement eine hohe Impedanz erhalten bleibt. Die Schleife kann den Sättigungszustand halten, wenn ein MOSFET-Schaltungsaufbau mit gemeinsamer Source verwendet ist. Außerdem kann der Lastschalter eine zweite Schleife aufweisen, die mit dem Steueranschluss gekoppelt ist, welche gestaltet ist zum Bereitstellen eines definierten Antwortverhaltens aus dem Eingangsanschluss. Das definierte Antwortverhaltens kann ein Tiefpass-Filterverhalten, ein Hochpass-Filterverhalten, oder ein Bandpass-Filterverhalten bereitstellen. Der Durchlassbereich und/oder der Sperrbereich des Filterfrequenzgangs kann/können programmiert werden.
Für Frequenzen jenseits der Bandbreite des Steueranschlusses kann bei einer Ausführungsform ein externer Kondensator mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt sein. Der externe Kondensator kann derart ausgewählt sein, dass eine Resonanzfrequenz so beschaffen ist, dass der kapazitive Teiler, welcher durch die parasitären Kapazitäten an dem ersten Durchlasselement und durch den externen Kondensator gebildet ist, passive Abschwächung bereitstellt.
Bei einer weiteren illustrativen Ausführungsform kann das Durchlasselement in zwei parallele Elemente geteilt sein, wobei eine Regelschleife von niedrigerer Bandbreite das größere Bauelement ansteuert, welches den Großteil der Last führt, und wobei eine Regelschleife von höherer Frequenz die Welligkeit des Gleichspannungswandlers unterdrückt, zum Minimieren des Stroms, der von einem Treiber bezogen wird. Bei dieser Ausführungsform können die Durchlasselemente in Form von parallelen Folgern bereitgestellt sein, oder, alternativ, in Form eines großen Folgers mit einem kleineren invertierenden Durchlasselement. Typischerweise kann dieses kleinere Element ein Verwenden einer Halbleiter-Vorrichtung von geringerer Spannung ermöglichen, da es häufig nicht erforderlich ist, dass sein Steuerknoten oberhalb der Eingangsspannung betrieben wird, wie das bei dem Folger-Aufbau der Fall ist.
Bei einer weiteren illustrativen Ausführungsform kann eine Schaltung zum Feststellen der Sättigung als Teil einer Regelschleife verwendet sein, zum Bestimmen der Referenz-Ausgangsspannung, die erforderlich ist zum Halten eines Spannungsabfalls zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss, was eine hohe Impedanz mit dem Durchlasselement halt. Die Schaltung kann den Drain-Source-Spannungsabfall an einem Punkt jenseits des parabolischen Knicks an der U_ds/I_ds-Kennlinie, zwischen Triodenbereich und Sättigung, halten, um hohe Impedanz sicherzustellen, oder sie kann gerade noch außerhalb der Sättigung eingestellt sein, vorausgesetzt, die Schaltung hebt die Verstärkung der Schleife an, zum Kompensieren des Abfalls der Verstärkung im parabolischen Knick.
Bei allen im Vorhergehenden dargestellten Illustrationen ist bisher ein Bauelement beschrieben worden, das in der Lage ist, den Mindestspannungsabfall zu bestimmen, welcher an einem Halbleiter-Durchlasselement erforderlich ist, damit dieses gesättigt bleibt und so eine hohe Impedanz bereitstellt. Das Bauelement kann auch eine Ausgangsspannungs-Referenz für eine Regelschleife bereitstellen, welche den Mindestspannungsabfall zwischen Eingang und Ausgang widerspiegeln würde, der erforderlich ist zum Halten der Sättigung, wobei eine Nachführungs-Funktion für die Eingangsspannung bereitgestellt ist. Das Bauelement kann eine Enable-Funktion bereitstellen, d. h. Schaltmöglichkeiten, sowie ein Filterverhalten sowohl erster als auch höherer Ordnung. Das Bauelement kann ferner gewisse digitale oder analoge Komponenten aufweisen, zum Programmieren des Sperrbereichs oder des Durchlassbereichs.
Wie gezeigt wird, kann der Lastschalter Welligkeit mit hoher Frequenz, Rauschen und Spannungsspitzen entfernen, während er Energie für Subsysteme bereitstellt. Außerdem werden Verzerrungen, welche häufig im Zusammenhang mit Schalt-Technologien gesehen werden, entfernt oder minimiert. Durch die im Folgenden beschriebenen Erwägungen zum Schaltungsdesign wird der Energieverlust minimiert, um den Wirkungsgrad zu maximieren und die Batterielebenszeit für den Nutzer zu verlängern, wobei sperrige Teile vermieden werden. Der Fachmann wird die Vorteile zu schätzen wissen, welche durch den Lastschalter bereitgestellt werden, der im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
Wenngleich hier als Lastschalter beschrieben, kann die vorliegende Anmeldung ebenso Linearregler oder Spannungsregler betreffen, wie etwa einen Low-Dropout-Regler (LDO). Anwendungen für den Lastschalter können Energie für einen Transceiver eines Mobiltelefons, eine Funk-(RF-)Versorgung, und globale Positionierungssysteme umfassen, bleiben jedoch nicht auf diese beschränkt.
Mit Bezug auf 1 ist nun eine typische Anwendung 102 für den Lastschalter 100 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform kann der Lastschalter 100 mit einem Strom-Eingangsanschluss eines Gleichstromwandlers 104 gekoppelt sein. Der Lastschalter 100 weist im Allgemeinen einen Ersatz bei weniger Platzbedarf für diskrete Filterketten auf, welche bisher gewöhnlich in Vorläuferschaltungen eingebaut waren. Bei der Anwendung 102 kann der Lastschalter 100 eine Eingangsspannung U_in 104 empfangen und eine Ausgangsspannung U_out für die Last 106 bereitstellen. Kondensatoren, wie C₁ 108 und C₂ 110, stellen Pfade für hochfrequenten Strom bereit und können auch verwendet werden, um den Lastschalter 100 zu kompensieren.
Bei der oben dargestellten illustrativen Ausführungsform kann die Ausgangsspannung U_out 106 für eine zu versorgende Schaltung bereitgestellt werden. Massereferenz 112 kann mit der Eingangsspannung U_in 104 mit der Ausgangsspannung U_out 106, mit dem Lastschalter 100, mit der zu versorgende Schaltung und mit den Kondensatoren C₁ 108 und C₂ 110 gekoppelt sein. Wenngleich einige Bauelemente im Zusammenhang mit dieser Anwendung 102 beschrieben worden sind, können ebenso zahlreiche andere Arten von Anwendungen 102 den Lastschalter 100 verwenden.
Wenngleich eine Anwendung 102 im Vorhergehenden offenbart ist, wird sich in entsprechenden Fachkreisen von selbst verstehen, dass zahlreiche Anwendungen den hier beschriebenen Lastschalter 100 verwenden können. Jene oben beschriebenen Merkmale des Schaltungsdesigns dienen ferner dazu, ein Beispiel eines Lastschalters 100 darzustellen und beschränken die vorliegende Anmeldung nicht auf die hier beschriebene Schaltung.
2 zeigt eine beispielhafte Schaltung, welche Bauelemente in einem typischen Lastschalter 100, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung aufweist. Der Schalter 100 kann eine sehr geringe Differenz zwischen Eingangsspannung U_in 104 und Ausgangsspannung U_out 106 halten, während ein Filterverhalten bereitgestellt ist. Die Hauptbauelemente des beispielhaften Lastschalters 100 sind, ohne auf diese beschränkt zu bleiben, ein Verstärkungselement mit Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Antwortverhalten 206, eine Referenzspannung, die mit dem nicht invertierenden Anschluss des Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Verstärkungselements 206 verbunden ist und ein Durchlasselement 208. Jedes dieser Bauelemente wird im Folgenden ausführlicher beschrieben. In weiterer Folge wird die Arbeitsweise dieser Bauelemente beschrieben.
Da Lastschalter 100 allein keine Filterfähigkeiten bereitstellen, sind bestehende Lastschalter 100 bisher mit passiven Filterketten-Schaltungen kombiniert worden. Diese passiven Filterketten nehmen allerdings zusätzlich Platz in Anspruch und waren nicht kosteneffizient. Das Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Verstärkungselement 206 kann Welligkeit und Rauschen aus dem Eingang 104 abschwächen. Wie gezeigt werden soll, kann das Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Verstärkungselement 206 ein festgelegtes Verhalten bereitstellen, oder es kann programmiert werden. Im Allgemeinen kann das Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Verstärkungselement 206 ein digitales Filter oder ein analoges Filter aufweisen. Ein Typ eines digitalen Filters ist ein Filter mit unendlicher Impulsantwort (Infinite Impulse Response Filter: IIR-Filter) und ein weiterer Typ ist ein Filter mit endlicher Impulsantwort (Finite Impulse Response Filter: FIR-Filter). Wie dem Fachmann bekannt, gibt es zahlreiche Arten von Filter zum Verarbeiten von Signalen, und sie sollen hier aufgenommen sein.
Im bisher Beschriebenen sind Beispiele des Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Verstärkungselements 206 dargestellt. Wie sich zeigen wird, kann das Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Verstärkungselements 206 zahlreiche Formen annehmen, und diese bleiben nicht auf die oben beschriebenen beschränkt. Das Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Verstärkungselement 206 selbst kann ein Tiefpass-Filterverhalten, ein Hochpass-Filterverhalten, oder ein Bandpass-Filterverhalten bereitstellen. Ein Tiefpass-Filterverhalten kann Signale mit niedriger Frequenz durchlassen, wobei es Signale mit Frequenzen, die höher als eine Grenzfrequenz sind, abschwächt. Ein Hochpass-Filterverhalten kann hohe Frequenzen durchlassen, wobei es Frequenzen, die niedriger als eine Grenzfrequenz sind, abschwächt. Ein Bandpass-Filterverhalten kann Frequenzen innerhalb eines bestimmten Bereichs durchlassen und Frequenzen außerhalb dieses Bereichs zurückhalten.
Gemäß der vorliegenden Anmeldung können der Durchlassbereich und der Sperrbereich programmiert werden. Bei einer Ausführungsform kann die Randfrequenz des Durchlassbereichs oder des Sperrbereichs der Übertragungsfunktion der Schleife programmiert werden, in Übereinstimmung mit dem Wert eines Widerstands oder eines Kondensators, der mit dem Programmieranschluss des Filters verbunden ist. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Eckfrequenz des Sperrbereichs oder des Durchlassbereichs der Übertragungsfunktion der Schleife programmiert werden, in Übereinstimmung mit dem Wert eines digitalen Registers. Das digitale Register kann mittels einer digitalen Schnittstelle programmiert werden. Die Koeffizienten können ausgewählt sein im Hinblick auf eine Filter-Übertragungsfunktion einer Mindestordnung und auf eine Anforderung einer maximalen Flachheit oder einer konstanten Welligkeit im Sperrbereich und im Durchlassbereich.
Typischerweise kann das Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Verstärkungselement 206 mit einem Controller gekoppelt sein. Der Controller kann Filterkoeffizienten der Schleife auf Basis von Auswahlen des Sperrbereichs und des Durchlassbereichs berechnen. Der Controller kann auch die Filter-Übertragungsfunktion einer Mindestordnung auswählen, auf Basis der Auswahlen, sowie auf der Grundlage der Anforderungen einer maximalen Flachheit oder einer konstanten Welligkeit im Durchlassbereich und im Sperrbereich, entweder direkt oder unter Verwendung von Nachschlagetabellen.
Gekoppelt mit dem Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Verstärkungselement 206, und insbesondere mit dem Ausgang des Wechselspannungs-Verstärkungselements 206, kann es ein Durchlasselement oder einen Transistor 208 geben, wie gezeigt in 2. Bei einer Ausführungsform kann der Transistor 208 ein n-Kanal-MOSFET sein, welcher einen herkömmlichen Source-Aufbau aufweist. Der Transistor 208 kann ein Gate, eine Source und einen Drain aufweisen. Das Gate des MOSFET kann ein Steueranschluss sein. Der Drain des MOSFET kann mit der Eingangsspannung U_in 104 gekoppelt sein, und die Source des MOSFET kann mit der Ausgangsspannung U_out 106 gekoppelt sein. Wenngleich der MOSFET zahlreiche Merkmale und Funktionen bereitstellen kann, so kann das Gate des MOSFET auch derart angesteuert sein, dass U_ds > U_gs – U_t eingehalten wird, wobei U_ds die Spannung zwischen Drain und Source des MOSFET repräsentiert, U_gs die Spannung zwischen Gate und Source des MOSFET repräsentiert, und U_t einen Schwellenwert repräsentiert. Bei einer Ausführungsform kann eine Schaltung zum Feststellen der Sättigung verwendet werden, um sicherzustellen, dass der MOSFET in einem Betrieb im Bereich der Sättigung bleibt.
Wenngleich typische Bauelemente in dem Lastschalter 100 bereitgestellt worden sind, so wird es sich in Fachkreisen doch von selbst verstehen, dass es weniger oder mehr Bauelemente im Schalter 100 geben kann. Ferner kann die Eingangsspannung U_in 104 Wechselspannungs-Komponenten aufweisen.
Wie bereits beschrieben, kann der Lastschalter 100 eine konstante Spannung zwischen der Eingangsspannung U_in 104 und der Ausgangsspannung U_out 106 halten. Das kann auf der Grundlage einer Referenzspannung erfolgen, welche an dem nicht invertierenden Eingang des Wechselspannungs-Verstärkungselements 206 bereitgestellt ist, sowie auf der Grundlage einer Ausgangsspannung oder skalierten U_out 106, welche dem invertierenden Eingang des Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Verstärkungselements 206 zugeführt wird, in einem Schaltungsaufbau mit Gegenkopplung. Das Verstärkungselement 206 kann den Spannungsabfall des Transistors 208 steuern, um die Ausgangsspannung U_out 106 an der gewünschten Referenzspannung zu halten. Die Rückkopplung, die für das Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Verstärkungselement 206 bereitgestellt wird, kann die Ausgangsspannung U_out 106 überwachen, welche wiederum mit der Last gekoppelt ist, die ein Lasttyp mit hoher Impedanz, eine ohmsche Last oder eine andere Art von Last sein kann.
Durch das Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Verstärkungselement 206 sind zahlreiche Betriebsmodi für den Lastschalter 100 ermöglicht, zum Halten einer sehr geringen Differenz zwischen Eingangsspannung U_in 104 und Ausgangsspannung U_out 106, während ein programmierbarer Sperrbereich und ein programmierbarer Durchlassbereich bereitgestellt sind. Das Wechselspannungs-Verstärkungselement 206 kann als Fehlerverstärker wirken. Wie gezeigt, kann der Ausgang an das Gate eines Transistors 208 geführt werden, wobei der Transistor 208 angesteuert wird.
3 zeigt ein illustratives Bode-Diagramm für eine Filterfrequenzgangs-”Maske” und die Übertragungseigenschaften des Lastschalters 100, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung. Wie in 4 dargestellt, ist ein Frequenzgang eines LC-Filters, wie üblich bei bestehenden diskreten Bauelementen, die zu einem Lastschalter 100 hinzugefügt sind, zu sehen. Ferner ist, wie gezeigt in 5, ein Diagramm zu sehen, welches Amplituden und Phasenverschiebungen für den beispielhaften Lastschalter 100 darstellt.
Mit Bezug auf 6 ist nun eine typische Pin-Anordnung für den beispielhaften Lastschalter 100 gezeigt. Relativ gesehen, ist die Anzahl der Pins am Lastschalter 100 bei dieser Ausführungsform klein, was ihn ideal passend für viele gegenwärtige Anwendungen macht. Pin 1 repräsentiert STOP, PIN 2 repräsentiert GND, PIN 3 repräsentiert IN, PIN 4 repräsentiert OUT, PIN 5 repräsentiert SCL, und PIN 6 repräsentiert SDA, wobei es sich um die Anschlüsse für einen digitalen Zweidraht-Bus zum Programmieren des Durchlassbereichs und des Sperrbereichs handelt. Ein minimaler beispielhafter Lastschalter 100 kann auch nur Pin 2, Pin 3 und Pin 4 aufweisen.
Wie in 7 gezeigt, kann eine Schaltung zum Messen der Sättigung zum Bestimmen der Ausgangsspannungs-Referenz verwendet werden, welche das Wechselspannungs-Verstärkungselement 206 benutzt, damit diese zwischen seinem Drain-Anschluss und seinem Source-Anschluss wirksam ist. Die Schaltung kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass das Durchlasselement 208 gesättigt bleibt, durch Bestimmen des Mindestspannungsabfalls, der erforderlich ist, um eine Sättigung zu halten. Der Spannungsabfall kann danach als Referenz-Ausgangsspannung zum Nachführen des Mindestspannungsabfalls verwendet werden. Das replizierte Durchlasselement und die Schaltung zum Schätzen der Sättigung können verwendet sein, um eine Referenzspannung am Eingangsanschluss festzusetzen. Die Referenzspannung kann durch die Regelschleife hergestellt werden, was den Drain-Source-Spannungsabfall an einem Punkt gerade noch innerhalb der Sättigung für den erforderlichen Laststrom halten kann.
Beispielsweise kann, was nicht einschränken soll, die Schaltung zum Messen der Sättigung zwei replizierte Transistoren M3 und M2 aufweisen, skaliert, mit dem ersten Durchlasselement 208, wobei die Sources aller drei Elemente mit demselben Potential U₀ verbunden sind. Die Drains der replizierten Transistoren M3 und M2 können mit einer Spannung V_CHARGEPUMP verbunden sein, die höher ist als die Eingangsspannung U_CC des Drains des Durchlasselements 206. Die Stromspiegel sind von einem ersten replizierten Bauelement M₂ angesteuert, bei Strom I = U₀/nR, und von einem zweiten replizierten Bauelement M₃, bei einem etwas niedrigeren Strom I – ΔI, wobei das n in I = U₀/nR ein Skalierungsfaktor ist, zwischen dem ersten Durchlasselement und den replizierten Bauelementen. Für den replizierten Transistor M3 wird die geringe Spannung ΔU₀, entsprechend der Änderung in U_ds von I zu I – ΔI, wie gezeigt in 8, in Serie eingefügt mit der Stromquelle von I – ΔI und M₃. Ein Verstärker A, mit Anschlüssen, welche mit der positiven Seite des ΔU₀-Spanungsabfalls-Elements und dem Drain von M₂ verbunden sind, erzwingt dann einen Betrieb, ähnlich jenem, der in 8 gezeigt ist, für eine gegebene U₀, wobei M₂ gerade noch innerhalb der Sättigung liegt, und M₂ und M₃ je an einer Seite des parabolischen Knicks zwischen Triodenbereich und Sättigung wirken, oder, alternativ, M₃ an dem parabolischen Knick wirkt. Eine dritte Schleife, mm Beispiel eine iterative Schleife, kann dann U₀ inkrementieren, und in weiterer Folge die Stromquellen, die mit U_CHARGEPUMP verbunden sind, bis entweder Verstärker A die Fixierung an einem geeigneten Arbeitspunkt verliert oder U₁ U_CC erreicht. Wenn eine dieser beiden Bedingungen erreicht ist, kann die Schleife U₀ dekrementieren, bis zu dem letzten bekannten Punkt, was entweder Betrieb bei Fixierung oder bei U₁ bietet, bevor U_cc erreicht ist.
8 zeigt eine U_ds/I_ds-Kennlinie der illustrativen Schaltung zum Schätzen der Sättigung, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung. Zusätzlich zum Betrieb kann, wie gezeigt, die Schaltung zum Messen der Sättigung den Drain-Source-Spannungsabfall des Durchlasselements 206 an einem Punkt am parabolischen Knick an der U_ds/I_ds-Kennlinie zwischen Triodenbereich und Sättigung halten, an dem die Ausgangs-Impedanz unterhalb der Sättigung liegt, jedoch oberhalb des Triodenbereichs. Der Verlust an Gesamtverstärkung, der sich aus einem Betrieb am Knick ergibt, kann durch die Schaltung zum Messen der Sättigung bestimmt werden, welche wiederum die Verstärkung der Regelschleife erhöht, zum Beispiel durch Erhöhen eines Tail-Stroms des Verstärkers, den Verlust an Gesamtverstärkung der Schleife zu kompensieren. Wie hier vorgelegt, zeigt die Kurve den konstanten Übergang der U_gs-Kennlinie zwischen Triodenbereich und Sättigung, wenn U_ds erhöht wird. Die Kennlinie der Triode kann eine Kennlinie bei niedrigem Widerstand umfassen, gefolgt von einer parabolischen Kennlinie zwischen M₃ und M₂. Ein flacher Abschnitt an der rechten Seite der Kurve stellt die Sättigung dar.
Wenn im Betrieb die gleiche Gate-Source-Spannung an zwei MOSFETs angelegt wird, die gleich sind, und ein MOSFET bei einer Drain-Source-Spannung M₂ betrieben wird, und der zweite MOSFET bei einer Drain-Source-Spannung M₃ betrieben wird, kann die Differenz des Stroms zwischen den MOSFETs ΔI sein, wie an der linken Seite in 8 gezeigt. Würde M₃ dort betrieben, wo sich M₂ aktuell befindet, und wäre M₂ in der Kurve weiter oben, gäbe es typischerweise keinen derart großen Abfall in ΔI. Die Schaltung, die in 7 gezeigt ist, zwingt die Ströme in den zwei Bauelementen M₃ und M₂, dass sie einer vorbestimmten Differenz entsprechen, welche, entsprechend der Kurve, einer U_ds Spannungsdifferenz ΔU₀ entspricht, derart, dass die zwei replizierten Bauelemente den Punkt M₂ an der Kurve und den Punkt M₃ an der Kurve aufweisen, wie dargestellt in 8.
Die U_ds von M₃ ist, wenn ΔU₀ hinzugezählt wird, typischerweise gleich der U_ds von M₂. Schaltung A, welche die Form eines Operationsverstärkers annehmen kann, hält die U_ds von M₃ plus ΔU₀ und die U_ds von M₂ an der gleichen Spannung. Die Schaltung zum Schätzen der Sättigung kann eine iterative Schleife sein, welche U₀ inkrementiert, und in weiter Folge die Stromspiegel. Mit jeder Inkrementierung kann die beschriebene Schleife um den neuen ”Knick” fixiert sein. Schließlich kann eine Referenzspannung für die Ausgangsspannung bestimmt werden, welche einen Betrieb gerade noch innerhalb der Sättigung ermöglicht, der einen minimierten Spannungsabfall repräsentiert, während ein Betrieb des MOSFET 206 bei hoher Impedanz ermöglicht ist, wie das erforderlich ist für eine hohe Schleifenverstärkung.
Die zwei replizierten Bauelemente M₃ und M₂ können derart skaliert sein, dass sie viel kleiner sind und sehr viel weniger Strom verbrauchen als das erste Durchlasselement 208. In der gezeigten Ausführungsform in 7 sind die replizierten Bauelemente M₃ und M₂ n-mal kleiner als das Haupt-Durchlasselement. Außerdem können M₃ und M₂ weiter skaliert werden, entsprechend Lambda, derart, dass, in der Sättigung, ein Paar Sensoren mit einem kleinen Fenster einfach bestimmen kann, ob sie in den Sättigungsbereich aufgestiegen sind oder sich im Triodenbereich befinden. In diesem Bereich rechnen die replizierten Bauelemente M₃ und M₂ mit einer endlichen Ausgangsimpedanz, wie etwa mit der Stromdifferenz für U_ds, in der Sättigung.
Die Schaltung in 7 kann einen optimierten Spannungsabfall entlang dem ersten Durchlasselement 206 bereitstellen, was sicherstellt, dass das erste Durchlasselement sich in der Sättigung oder nahe der Sättigung befindet. Wenngleich eine Schaltung zum Feststellen der Sättigung gezeigt ist, bleibt die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche beschränkt. Der Fachmann wird von selbst verstehen, dass es zahlreiche Typen anderer Vorrichtungen zum Feststellen der Sättigung geben kann, und dass die vorliegende Erfindung nicht auf die eine Ausführungsform beschränkt ist, die im Vorhergehenden beschrieben ist.
Eine der wesentlichen Limitierungen, welche sich aus einer Implementierung wie der oben beschriebenen ergeben können, besteht in der Schwierigkeit, eine Treiberschaltung zu schaffen, die in der Lage ist, ein kapazitives Halbleiter-Steuerelement bei hohen Frequenzen anzusteuern, da die Kapazität des Bauelements im Allgemeinen hoch ist, bei Bauelementen, die in der Lage sind, nennenswerte Lastströme zu führen. Außerdem können Schaltungsformen mit Folger Arbeitsweisen oberhalb der Eingangsspannung erfordern, welche ein Verwenden eines Prozesses mit höherer Spannung als die Mindest-Eingangsspannung erzwingen, und welche entweder eine Eingangsvorspannung oder eine Ladungspumpe verlangen.
Um dem Strom zu minimieren, der von der Treiberschaltung bezogen wird, kann das Durchlasselement 208 in zwei parallele Elemente geteilt sein, wobei eine Regelschleife von niedrigerer Bandbreite das größere Bauelement ansteuert, welches den Großteil der Last führt, und wobei eine Regelschleife von höherer Frequenz die Welligkeit des Gleichspannungswandlers unterdrückt. Die Durchlasselemente können parallele Folger sein, oder, alternativ, ein großer Folger mit einem kleineren invertierenden Durchlasselement. Typischerweise kann dieses kleinere Element ein Verwenden eines Bauelements von geringerer Spannung ermöglichen, da es häufig nicht erfordert, dass sein Steuerknoten oberhalb der Eingangsspannung betrieben wird, wie das in dem Folger-Aufbau der Fall ist. Das erste Durchlasselement kann eine langsame Schleife bereitstellen und einen langsameren Treiber zum Ansteuern der Gleichspannungskomponente. Das zweite Durchlasselement kann kleiner sein, und es ist mit einer Regelschleife mit höherer Bandbreite gekoppelt. Das kleinere Durchlasselement ist zuständig für das Antwortverhalten bei höheren Frequenzen, und das größere Durchlasselement für das Antwortverhalten bei niedrigeren Frequenzen.
Die vorstehende Beschreibung ist bereitgestellt, um in entsprechenden Fachkreisen die Möglichkeit zu bieten, die verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen umzusetzen. Vielfältige Modifikationen an diesen Ausführungsformen werden dem Fachmann sofort ersichtlich sein, und allgemeine Grundsätze, wie hier definiert, können in weiteren Ausführungsformen Anwendung finden. So sollen die Ansprüche nicht auf Ausführungsformen beschränkt bleiben, die hier gezeigt und beschrieben sind, sondern sie sollen für den gesamten Schutzbereich gelten, entsprechend dem Wortlaut der Ansprüche, wobei Bezugnahme auf ein Element im Singular nicht ”eines und nur eines” bedeuten soll, wenn nicht eigens so festgelegt, sondern vielmehr ”eines oder mehrere”. Alle strukturellen und funktionellen Äquivalente der Elemente der verschiedenen Ausführungsformen, welche in dieser Offenbarung beschrieben sind, die in entsprechenden Fachkreisen bekannt sind oder zu einem späteren Zeitpunkt bekannt werden, sollen durch diesen Hinweis ausdrücklich in diese Schrift aufgenommen und in den Ansprüchen miteingeschlossen sein. Ferner soll auf nichts, das in dieser Schrift offenbart ist, zugunsten der Allgemeinheit verzichtet werden, unabhängig davon, ob eine derartige Offenbarung in den Ansprüchen ausdrücklich formuliert ist oder nicht.

Claims

Halbleiter-Vorrichtung, umfassend: ein Durchlasselement, die mit einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss gekoppelt ist, wobei das Durchlasselement einen Steueranschluss aufweist, wobei der Steueranschluss ein Verstärkungsverhalten des Durchlasselements steuert; eine erste Schleife, die mit dem Steueranschluss gekoppelt ist und welche gestaltet ist zum Regeln eines Spannungsabfalls zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss, wobei eine hohe Impedanz mit dem Durchlasselement gehalten wird; und eine zweite Schleife, die mit dem Steueranschluss gekoppelt ist und welche gestaltet ist zum Bereitstellen eines definierten Antwortverhaltens aus dem Eingangsanschluss.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das definierte Antwortverhalten ein programmierbarer Frequenzgang ist.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das definierte Antwortverhalten ein Tiefpass-Filterverhalten, eine Hochpass-Filterverhalten oder ein Bandpass-Filterverhalten ist.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Filterverhalten einen Durchlassbereich oder einen Sperrbereich umfasst, welcher eine Randfrequenz aufweist, wobei die Randfrequenz mit einem Widerstand oder mit einem Kondensator programmiert ist.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Filterverhalten einen Durchlassbereich oder einen Sperrbereich umfasst, welcher eine Randfrequenz aufweist, wobei die Randfrequenz mit einem digitalen Register programmiert ist.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das digitale Register durch eine digitale Schnittstelle programmiert ist.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Durchlasselement ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) ist, wobei der MOSFET ein Gate, eine Source und einen Drain aufweist, wobei das Gate mit dem Steueranschluss verbunden ist, der Drain mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, und die Source mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Durchlasselement ein MOSFET ist, wobei der MOSFET ein Gate, eine Source und einen Drain aufweist, wobei das Gate mit dem Steueranschluss verbunden ist, der Drain mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist, und die Source mit dem Eingangsanschluss verbunden ist.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der MOSFET derart angesteuert ist, dass er in einem Sättigungsbereich arbeitet, und dass er eine hohe Ausgangs-Impedanz hält.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein oder mehrere replizierte(r) MOSFET(s) und eine Schaltung zum Schätzen der Sättigung eine Ausgangsspannung für die erste Schleife einstellen, derart, dass ein Drain-Source-Spannungsabfall an einem Punkt gerade noch innerhalb der Sättigung für einen erforderlichen Laststrom geregelt wird.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Schaltung zum Schätzen der Sättigung eine Referenzspannung am Ausgang für die erste Schleife herstellt, zum Halten eines Drain-Source-Spannungsabfalls an einem Punkt innerhalb einer parabolischen Kennlinie, nahe an einem Übergangspunkt zwischen parabolisch und linear, an einer U_ds/I_ds-Kennlinie, zwischen einem Triodenbereich und der Sättigung, wobei ein Verlust an Gesamtverstärkung, welcher sich aus einem Betrieb an diesem Punkt ergibt, durch die Schaltung zum Schätzen der Sättigung bestimmt wird, zum Erhöhen der Verstärkung der Regelschleife, um den Verlust an Gesamtverstärkung zu kompensieren.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der programmierbare Frequenzgang durch ein digitales Filter bereitgestellt ist.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das digitale Filter ein Filter mit unendlicher Impulsantwort (IIR) oder ein Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR) ist.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der programmierbare Frequenzgang durch ein analoges Filter bereitgestellt ist.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Durchlasselement zwei parallele Elemente umfasst, wobei Eingänge und Ausgänge der zwei Elemente miteinander gekoppelt sind, und die Steueranschlüsse der zwei Elemente mit separaten Schleifen gekoppelt sind.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei ein erstes Element das Antwortverhalten bei niedrigeren Frequenzen behandelt und ein zweites Element das Antwortverhalten bei hohen Frequenzen behandelt.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das erste und das zweite Element MOSFETs sind, welche in einem Folger-Aufbau gestaltet sind.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Durchlasselement ein erstes Element umfasst, parallel zu einem zweiten Element, wobei sowohl das erste als auch das zweite Element MOSFETs sind, wobei das erste Element in einem Folger-Aufbau gestaltet ist, und das zweite Element in einem invertierenden Aufbau gestaltet ist.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Eingangsanschluss mit einem ersten Pin verbunden ist, der Ausgangsanschluss mit einem zweiten Pin verbunden ist und ein Masseanschluss mit einem dritten Pin verbunden ist.
Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 19, ferner umfassend einen vierten Pin zum Aktivieren von Schaltungsbereichen im Inneren.
Schaltung, welche einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss aufweist, umfassend: einen Transistor, welcher ein Gate, eine Source und einen Drain aufweist, wobei der Drain des Transistors mit dem Eingangsanschluss gekoppelt ist und die Source mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist; ein Verstärkungselement mit einem definierten Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Antwortverhalten, welches einen invertierenden Eingang, einen nicht invertierenden Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der Ausgang des Verstärkungselements mit dem Gate des Transistors gekoppelt ist; und eine Schaltung zum Erzeugen eines optimierten Referenz-Spannungsabfalls, welche zwei replizierte Transistoren aufweist, in der Größe skaliert gegenüber dem Transistor, wobei alle drei Elemente mit dem Gate und mit der Source verbunden sind, wobei die Schaltung zum Erzeugen der Referenz das Durchlasselement gerade noch innerhalb der Sättigung hält.
Schaltung nach Anspruch 21, wobei die Drains der replizierten Transistoren mit zwei separaten Stromspiegeln verbunden sind, welche an eine Spannung gebunden sind, die höher ist als eine Eingangsspannung des Drains des Durchlasselements, wobei die Stromspiegel invers zu einer Last eingerichtet sind, und in Übereinstimmung mit einer Stromabfalls-/Spannungsabfalls-Kennlinie, welche zusammenfällt mit einem Betrieb in der Sättigung an der Last, für ein erstes repliziertes Bauelement, und im Triodenbereich oder an einem parabolischen Knick, für ein zweites repliziertes Bauelement, wobei eine Schleife die Ausgangsspannung an den Sources der Transistoren anpasst, bis ein Spannungsabfall an dem Durchlasselement optimiert ist, wobei der optimierte Spannungsabfall bekannt ist als ein Punkt, gerade noch vor einem Arbeitspunkt der zwei replizierten Bauelemente, der nicht länger gehalten werden kann, oder bevor eine Spannung an einem Drain des ersten replizierten Bauelements die Eingangsspannung erreicht.
Schaltung nach Anspruch 22, wobei die Spannung, welche höher ist als die Eingangsspannung des Drains des Durchlasselements, unter Verwendung einer Ladungspumpen-Schaltung aufgebaut wird.
Tiefpass-Wechselspannungs-/Gleichspannungs-Lastschalter mit einem programmierbaren Sperrbereich oder Durchlassbereich, welcher eine Eingangsspannung empfängt und eine Ausgangsspannung bereitstellt, wobei der Schalter aufweist: ein Schleifen-Verhalten, welches die Ausgangsspannung regelt auf eine Spannung, die niedriger ist als die Eingangsspannung, derart, dass die Sättigung erhalten bleibt; und ein Schleifenfilter zum Bereitstellen eines Filter-Frequenzgangs für einen Sperrbereich oder für einen Durchlassbereich, wobei das Schleifenfilter Koeffizienten aufweist, die auf dem programmierbaren Sperrbereich oder Durchlassbereich basieren.