DE102013110432B4

DE102013110432B4 - Vorrichtung und Verfahren für Differenzverstärker mit weitem Gleichtaktbereich

Info

Publication number: DE102013110432B4
Application number: DE102013110432.0A
Authority: DE
Inventors: Quan Wan
Original assignee: Analog Devices Inc
Current assignee: Analog Devices Inc
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2020-11-12
Anticipated expiration: 2033-09-21
Also published as: US20140084999A1; CN103684295B; US8902005B2; CN103684295A; DE102013110432A1

Abstract

Vorrichtung, die Folgendes aufweist:eine Spannungswählerschaltung (102), die dafür ausgestaltet ist, eine erste Versorgungsspannung und ein Spannungswählereingangssignal (112) zu empfangen, und die ferner ausgebildet ist, um basierend auf der kleineren Spannung von erster Versorgungsspannung (108) und Spannungswählereingangssignal eine erste interne Schienenspannung zu erzeugen, wobei das Spannungswählereingangssignal ein nicht invertiertes Signal und/oder ein invertiertes Signal eines Eingangssignals aufweist; undeine Eingangsverstärkerschaltung (104), die dafür ausgestaltet ist, das Eingangssignal zu empfangen und basierend auf zumindest der ersten Versorgungsspannung ein Signal mit verschobenem Spannungspegel des Eingangssignals auszugeben, wobei wenigstens ein Teil der Eingangsverstärkerschaltung mit der ersten internen Schienenspannung gekoppelt ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Ausführungsformen der Offenbarung betreffen elektronische Geräte und insbesondere in einer oder mehreren Ausführungsform(en) Differenzverstärker mit weitem Gleichtaktbereich.
Beschreibung von verwandter Technologie
Ein Differenzverstärker ist ein Spezialverstärker, der dafür ausgebildet ist, Differenzsignale zu messen. Ein Merkmal eines Differenzverstärkers ist seine Fähigkeit, unerwünschte Gleichtaktsignale zu beseitigen. Im Gegensatz zu den meisten Verstärkerarten wird ein Differenzverstärker typischerweise benötigt, um Spannungen jenseits der Versorgungsschienen zu messen, und wird in Anwendungen verwendet, in denen hohe Gleichstrom- oder Wechselstrom-Gleichtaktspannungen vorliegen. Er ist ideal für die Überwachung von Stromstärke und Spannung geeignet. Zum Beispiel kann er verwendet werden, um den Spannungsabfall über einen Stromstärke-Shunt-Widerstand zu verstärken, der in Reihe zwischen dem Energie-Bus und einer Art Last platziert ist. Der Verstärker führt in einer Vielzahl von Anwendungen, wie zum Beispiel digitaler Audiotechnik, Medizin, Automobiltechnik, Telekommunikation oder Energieverwaltung, wobei diese Auflistung nicht abschließend ist, Strommessungen über einen Shunt-Widerstand durch. Um die Verlustleitung des Shunt-Widerstands zu verringern, ist es wünschenswert, die Menge des Widerstands gering zu halten. Demnach ist der Spannungsabfall über den Widerstand üblicherweise gering, zum Beispiel hunderte Millivolt (mV) oder weniger. Die Eingangsgleichtaktspannung kann jedoch abhängig von den Anwendungen stark variieren. Um einen Laststrom für Hochleistungsverstärker der Klasse D zu messen, kann die Gleichtaktspannung zum Beispiel eine Sinuswelle mit einer Spitze-Spitze-Spannung von 300 V und einer Frequenz von bis zu 20 kHz sein; in einem Ultraschallbildgebungssystem kann die Eingangsgleichtaktspannung ungefähr -120 V betragen; in Telekommunikationssystemen kann die Eingangsgleichtaktspannung -48 V oder +48 V sein; und in Automobilanwendungen kann der Eingangsgleichtakt ein pulsweitenmoduliertes Signal sein, das zwischen -2 V und 65 V variiert, mit Frequenzen von bis zu 20 kHz und Tastverhältnissen von 2 % bis 98 %. Demnach besteht ein Bedarf an einem universellen Differenzverstärker, um derartige weite Gleichtakteingangsbereiche für den Betrieb in verschiedenen Anwendungen zu verarbeiten.
Eine herkömmliche Lösung für Wechselstrommessung verwendet Widerstandsteiler in einer Eingangsstufe eines Differenzverstärkers, der durch eine zugeordnete duale Stromversorgung mit Strom versorgt wird. Der Widerstandsteiler ist so ausgebildet, dass er die Eingangsgleichtaktspannung in einen Eingangsbereich abschwächt, der vom Eingangsverstärker verarbeitet werden kann, wie der Bereich der dualen Stromversorgung. Dieser Ansatz hat jedoch mehrere Nachteile. Zum Beispiel ist eine duale Stromversorgung erforderlich. Der Widerstandsteiler erhöht eingangsbezogenes Rauschen, Offset und Offsetdrift und verringert die Bandbreite eines Verstärkers.
US 2007/0279132 A1 offenbart eine Schaltung zum Erzeugen einer Vorspannung zum Vorspannen eines Differenzverstärkers. Die Schaltung ist mit dem Differenzverstärker gekoppelt. Nach Bestimmung einer Gleichtaktspannung eines Paares von differenziellen Ausgängen des Differenzverstärkers erzeugt die Schaltung eine Vorspannung, welche proportional zur bestimmten Gleichtaktspannung der Ausgänge ist.
US 2011/0057727 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine adaptive Gleichtaktvorspannung für Differenzverstärkerschaltungen.
KURZDARSTELLUNG
Es wird eine elektrische Schaltung oder Vorrichtung beschrieben, die eine Spannungswählerschaltung, die ausgebildet ist, um eine erste Versorgungsspannung und ein Spannungswählereingangssignal zu empfangen, und die ferner ausgebildet ist, um basierend auf der kleineren der ersten Versorgungsspannung und des Spannungswählereingangssignals eine erste interne Schienenspannung zu erzeugen, wobei das Spannungswählereingangssignal wenigstens eins von einem nicht invertierten Signal und einem invertierten Eingangssignal eines Eingangssignals aufweist. Die Vorrichtung beinhaltet ferner eine Eingangsverstärkerschaltung, die ausgebildet ist, um das Eingangssignal zu empfangen und basierend auf wenigstens der ersten Versorgungsspannung ein Signal des Eingangssignals mit verschobenem Spannungspegel auszugeben, wobei wenigstens ein Teil der Eingangsverstärkerschaltung mit der ersten internen Schienenspannung gekoppelt ist.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet die elektrische Schaltung ferner einen Ausgangsverstärker, der mit der Eingangsverstärkerschaltung gekoppelt und ausgebildet ist, um das spannungspegelverschobene Signal zu empfangen und eine Ausgangsspannung auszugeben. In einigen Ausführungsformen ist die Spannungswählerschaltung ferner ausgebildet, um eine zweite Versorgungsspannung zu empfangen und basierend auf der größeren der zweiten Versorgungsspannung und dem Spannungswählereingangssignal eine zweite interne Schienenspannung zu erzeugen.
In bestimmten Ausführungsformen der Vorrichtung sind die erste Versorgungsspannung und die zweite Versorgungsspannung eine Gleichstromversorgung. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung aufweist das Spannungswählereingangssignal nur eins vom invertierten Signal und dem nicht invertierten Signal des Eingangssignals. In bestimmten Ausführungsfonnen aufweist das Spannungswählereingangssignal das kleinere vom nicht invertierten Signal und dem invertierten Signal des Eingangssignals. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung aufweist das Spannungswählereingangssignal das größere vom nicht invertierten Signal und dem invertierten Signal des Eingangssignals. In bestimmten Ausführungsformen der Vorrichtung aufweist das Spannungswählereingangssignal eine Kombination des invertierten Signals und des nicht invertierten Signals des Eingangssignals. In einigen Ausführungsformen ist das Spannungswählereingangssignal eine Gleichtaktspannung des Eingangssignals.
In einigen Ausführungsformen der oben genannten Vorrichtung beinhaltet die Eingangsverstärkerschaltung einen Spannung-Strom-Wandler, einen Stromübertragungsblock und einen Strom-Spannung-Wandler. Der Spannung-Strom-Wandler kann ausgebildet sein, um das Eingangssignal zu empfangen und das Differenzeingangssignal in ein oder mehrere Stromsignal(e) umzuwandeln und das Gleichtakteingangssignal abzuweisen. Ferner kann der Spannung-Strom-Wandler mit der ersten internen Schienenspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt sein. Der Stromübertragungsblock kann einen oder mehrere Stromspiegel beinhalten und ausgebildet sein, um ein oder mehrere Stromsignal(e) vom Spannung-Strom-Wandler zu empfangen. Ferner kann der Stromübertragungsblock mit der ersten internen Schienenspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt sein. Der Strom-Spannung-Wandler kann ausgebildet sein, um das eine oder die mehreren Stromsignal(e) vom Stromübertragungsblock zu empfangen und das eine oder die mehreren Stromsignal(e) in ein zweites Signal umzuwandeln, das sich vom Eingangssignal unterscheidet. Ferner kann der Strom-Spannung-Wandler mit der ersten Versorgungsspannung und der zweiten Versorgungsspannung gekoppelt sein.
In einigen Ausführungsformen der oben genannten Vorrichtung kann die Spannungswählerschaltung eine erste Diode, die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und dem Spannungswählereingangssignal gekoppelt ist, eine zweite Diode, die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und der ersten Versorgungsspannung gekoppelt ist, eine dritte Diode, die elektrisch mit der zweiten Versorgungsspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist, und eine vierte Diode, die elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist, beinhalten.
In bestimmten Ausführungsformen der oben genannten Vorrichtung kann die Spannungswählerschaltung einen ersten Komparator, der einen Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals mit einem Spannungspegel der ersten Versorgungsspannung vergleicht, und einen zweiten Komparator, der den Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals mit einem Spannungspegel der zweiten Versorgungsspannung vergleicht, beinhalten.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Spannungswählerschaltung ferner ausgebildet, um eine zweite Versorgungsspannung zu empfangen und eine zweite interne Schienenspannung und eine dritte interne Schienenspannung zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen basieren die zweite interne Schienenspannung und die dritte interne Schienenspannung auf einem Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals. Ferner behält die dritte interne Schienenspannung eine verhältnismäßig konstante Spannungsdifferenz von der zweiten Schienenspannung bei und wenigstens ein erster Teil der Eingangsverstärkerschaltung ist mit der zweiten internen Schienenspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung, die eine dritte interne Schienenspannung beinhalten, kann die Eingangsstufe einen Spannung-Strom-Wandler, einen Stromübertragungsblock und einen Strom-Spannung-Wandler beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen kann der Spannung-Strom-Wandler ausgebildet sein, um das Eingangssignal zu empfangen und das Differenzeingangssignal in ein oder mehrere Stromsignal(e) umzuwandeln und das Gleichtakteingangssignal abzuweisen. Ferner kann der Spannung-Strom-Wandler mit der zweiten internen Schienenspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen kann der Spannung-Strom-Wandler ausgebildet sein, um das Eingangssignal zu empfangen und das Differenzeingangssignal in ein oder mehrere Stromsignal(e) umzuwandeln und das Gleichtakteingangssignal abzuweisen. Ferner kann der Spannung-Strom-Wandler mit der zweiten internen Schienenspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann der Spannung-Strom-Wandler ausgebildet sein, um das Eingangssignal zu empfangen und das Differenzeingangssignal in ein oder mehrere Stromsignal(e) umzuwandeln und das Gleichtakteingangssignal abzuweisen, wobei der Spannung-Strom-Wandler mit der zweiten internen Schienenspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt ist.
In bestimmten Ausführungsformen der Vorrichtung, die eine dritte interne Schienenspannung beinhalten, kann die Spannungswählerschaltung eine erste Diode, die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und dem Spannungswählereingangssignal gekoppelt ist, eine zweite Diode, die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und der ersten Versorgungsspannung gekoppelt ist, eine dritte Diode, die elektrisch mit der zweiten Versorgungsspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist, eine vierte Diode, die elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist, eine fünfte Diode, die elektrisch mit der dritten internen Schienenspannung und dem Spannungswählereingangssignal gekoppelt ist, eine sechste Diode, die elektrisch mit der dritten internen Schienenspannung und der ersten Versorgungsspannung gekoppelt ist, und eine Begrenzungsdiode, die elektrisch mit der dritten internen Schienenspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist, beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Begrenzungsdiode durch eine andere Art von Klemmschaltung oder einen Spannungsregler ersetzt werden.
In einigen Ausführungsformen ist ein Verfahren zum Bereitstellen von Strom an eine Eingangsstufe bereitgestellt. In bestimmten Ausführungsformen kann das Verfahren das Empfangen einer ersten Versorgungsspannung, das Empfangen eines Spannungswählereingangssignals, wobei das Spannungswählereingangssignal wenigstens eins von einem nicht invertierten Signal und einem invertierten Signal eines Eingangssignals aufweist, und das dynamische Auswählen des kleineren der ersten Versorgungsspannung und eines Spannungspegels des Spannungswählereingangssignals als eine interne Schienenspannung für eine Eingangsstufe einer Operationsverstärkerschaltung beinhalten.
In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren ferner das Empfangen einer zweiten Versorgungsspannung, das dynamische Auswählen der größeren der zweiten Versorgungsspannung und eines Spannungspegels des Spannungswählereingangssignals als eine zweite interne Schienenspannung für die Eingangsstufe der Operationsverstärkerschaltung.
In bestimmten Ausführungsformen ist eine Vorrichtung beschrieben, die eine Spannungswählerschaltung und eine Eingangsverstärkerschaltung beinhaltet. Die Spannungswählerschaltung kann ausgebildet sein, um eine Versorgungsspannung und ein Spannungswählereingangssignal zu empfangen, und kann ferner ausgebildet sein, um basierend auf der größeren der zweiten Versorgungsspannung und des Spannungswählereingangssignals eine interne Schienenspannung zu erzeugen. Ferner kann das Spannungswählereingangssignal nur eins von einem nicht invertierten Signal und einem invertierten Signal eines Eingangssignals beinhalten.
In einigen Ausführungsformen ist die Versorgungsspannung eine zweite Versorgungsspannung; die interne Schienenspannung ist eine zweite interne Schienenspannung; und die Spannungswählerschaltung kann ferner ausgebildet sein, um eine erste Versorgungsspannung zu empfangen und basierend auf der kleineren der ersten Versorgungsspannung und des Spannungswählereingangssignals eine erste interne Schienenspannung zu erzeugen. Ferner kann wenigstens ein Teil der Eingangsverstärkerschaltung mit der ersten internen Schienenspannung gekoppelt sein.
In bestimmten Ausführungsformen der Vorrichtung ist die erste Versorgungsspannung die Erdung und die zweite Versorgungsspannung eine Gleichstromversorgung. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung aufweist das Spannungswählereingangssignal das größere vom nicht invertierten Signal und dem invertierten Signal des Eingangssignals. In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet das Spannungswählereingangssignal das kleinere vom nicht invertierten Signal und dem invertierten Signal des Eingangssignals.
In einigen Ausführungsformen der oben genannten Vorrichtung beinhaltet die Eingangsverstärkerschaltung einen Spannung-Strom-Wandler, einen Stromübertragungsblock und einen Strom-Spannung-Wandler. Der Spannung-Strom-Wandler kann ausgebildet sein, um das Eingangssignal zu empfangen und das Differenzeingangssignal in ein oder mehrere Stromsignal(e) umzuwandeln und das Gleichtakteingangssignal abzuweisen. Ferner kann der Spannung-Strom-Wandler mit der ersten internen Schienenspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt sein. Der Stromübertragungsblock kann einen oder mehrere Stromspiegel beinhalten und ausgebildet sein, um ein oder mehrere Stromsignal(e) vom Spannung-Strom-Wandler zu empfangen. Ferner kann der Stromübertragungsblock mit der ersten internen Schienenspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt sein. Der Strom-Spannung-Wandler kann ausgebildet sein, um das eine oder die mehreren Stromsignal(e) vom Stromübertragungsblock zu empfangen und das eine oder die mehreren Stromsignal(e) in ein zweites Signal umzuwandeln, das sich vom ersten Eingangssignal unterscheidet. Ferner kann der Strom-Spannung-Wandler mit der ersten Versorgungsspannung und der zweiten Versorgungserdung gekoppelt sein.
In einigen Ausführungsformen der oben genannten Vorrichtung kann die Spannungswählerschaltung eine erste Diode, die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und dem Spannungswählereingangssignal gekoppelt ist, eine zweite Diode, die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und der ersten Versorgungsspannung gekoppelt ist, eine dritte Diode, die elektrisch mit der zweiten Versorgungsspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist, und eine vierte Diode, die elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist, beinhalten.
In bestimmten Ausführungsformen der oben genannten Vorrichtung kann die Spannungswählerschaltung einen ersten Komparator, der einen Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals mit einem Spannungspegel der ersten Versorgungsspannung vergleicht, und einen zweiten Komparator, der den Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals mit einem Spannungspegel der zweiten Versorgungsspannung vergleicht, beinhalten.
In einigen Ausführungsformen ist die Versorgungsspannung eine zweite Versorgungsspannung, die interne Schienenspannung ist eine zweite interne Schienenspannung und die Spannungswählerschaltung kann ferner ausgebildet sein, um eine erste Versorgungsspannung zu empfangen und eine ersten interne Schienenspannung und eine dritte interne Schienenspannung zu erzeugen. Die zweite interne Schienenspannung und die dritte interne Schienenspannung können auf einem Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals basieren. Ferner kann die dritte interne Schienenspannung eine verhältnismäßig konstante Spannungsdifferenz von der zweiten internen Schienenspannung beibehalten. Zusätzlich kann wenigstens ein erster Teil der Eingangsverstärkerschaltung mit der zweiten internen Schienenspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt sein.
In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung, die eine dritte interne Schienenspannung beinhalten, kann die Eingangsstufe einen Spannung-Strom-Wandler, einen Stromübertragungsblock und einen Strom-Spannung-Wandler beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen der Vorrichtung kann der Spannung-Strom-Wandler ausgebildet sein, um das Eingangssignal zu empfangen und das Differenzeingangssignal in ein oder mehrere Stromsignal(e) umzuwandeln und das Gleichtakteingangssignal abzuweisen. Ferner kann der Spannung-Strom-Wandler mit der ersten internen Schienenspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen der Vorrichtung kann der Stromübertragungsblock einen oder mehrere Stromspiegel beinhalten und ausgebildet sein, um ein oder mehrere Stromsignal(e) vom Spannung-Strom-Wandler zu empfangen. Ferner kann der Stromübertragungsblock mit der ersten internen Schienenspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt sein. In bestimmten Ausführungsformen der Vorrichtung kann der Strom-Spannung-Wandler ausgebildet sein, um das eine oder die mehreren Stromsignal(e) vom Stromübertragungsblock zu empfangen und das eine oder die mehreren Stromsignal(e) in ein zweites Eingangssignal umzuwandeln. Ferner kann der Strom-Spannung-Wandler mit der ersten Versorgungsspannung und der zweiten Versorgungsspannung gekoppelt sein.
In bestimmten Ausführungsformen der Vorrichtung, die eine dritte interne Schienenspannung beinhalten, kann die Spannungswählerschaltung eine erste Diode, die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und der ersten Versorgungsspannung gekoppelt ist, eine zweite Diode, die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und dem Spannungswählereingangssignal gekoppelt ist, eine dritte Diode, die elektrisch mit der zweiten Versorgungsspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist, eine vierte Diode, die elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist, eine fünfte Diode, die elektrisch mit der zweiten Versorgungsspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt ist, eine sechste Diode, die elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt ist, und eine Begrenzungsdiode, die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt ist, beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Begrenzungsdiode durch eine andere Art von Klemmschaltung oder einen Spannungsregler ersetzt werden.
In einigen Ausführungsformen ist ein Verfahren zum Bereitstellen von Strom an eine Eingangsstufe bereitgestellt. In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren das Empfangen einer Versorgungsspannung, das Empfangen eines Spannungswählereingangssignals. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Spannungswählereingangssignal nur eins von einem nicht invertierten Signal und einem invertierten Signal eines Eingangssignals. Das Verfahren beinhaltet ferner das dynamische Auswählen des größeren der Versorgungsspannung und eines Spannungspegels des Spannungswählereingangssignals als eine interne Schienenspannung für eine Eingangsstufe einer Operationsverstärkerschaltung.
In einigen Ausführungsformen ist die Versorgungsspannung eine zweite Versorgungsspannung, die interne Schienenspannung ist eine zweite interne Schienenspannung und das Verfahren beinhaltet ferner das Empfangen einer ersten Versorgungsspannung und das dynamische Auswählen der kleineren der ersten Versorgungsspannung und eines Spannungspegels des Spannungswählereingangssignals als eine erste interne Schienenspannung für die Eingangsstufe der Operationsverstärkerschaltung.
Es wird eine Vorrichtung beschrieben, die eine Spannungswählerschaltung beinhaltet, die ausgebildet ist, um eine erste Versorgungsspannung, eine zweite Versorgungsspannung und ein Spannungswählereingangssignal zu empfangen. Basierend auf der ersten Versorgungsspannung, einer zweiten Versorgungsspannung und/oder dem Spannungswählereingangssignal erzeugt die Spannungswählerschaltung mehrere interne Schienenspannungen, die mit einer Eingangsverstärkerschaltung (von der mehrere Ausführungsformen oben und nachstehend beschrieben sind) gekoppelt sind. In einigen Ausführungsformen beinhalten die mehreren internen Schienenspannungen wenigstens zwei potentialfreie Erdungen und einen potentialfreien Strom. In bestimmten Ausführungsformen beinhalten die mehreren internen Schienenspannungen wenigstens zwei potentialfreie Ströme und eine potentialfreie Erdung.
Figurenliste

1A ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems zum Messen und Verarbeiten eines weiten Gleichtaktbereichs mit einer potentialfreien Erdung.
1B ein Schaltbild, das eine Ausführungsform einer Schaltung zum Erzeugen einer Gleichtaktspannung darstellt.
2 ein schematisches Blockdiagramm, das eine Eingangsstufe des elektronischen Systems aus 1A darstellt.
3 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Differenzverstärkerschaltung mit weitem Gleichtaktbereich darstellt.
4A und 4B Schaltbilder, die Ausführungsformen eines potentialfreien Stromgenerators darstellen.
5 einen Graph, der den Spannungspegel des potentialfreien Stroms und der potentialfreien Erdung zeigt, während sich der Spannungswählereingang verändert.
6 ein schematisches Blockdiagramm, das eine Eingangsstufe mit zwei potentialfreien Erdungen darstellt.
7 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Differenzverstärkerschaltung mit weitem Gleichtaktbereich und zwei potentialfreien Erdungen darstellt.
8 ein Schaltbild, das eine Ausführungsform eines potentialfreien Stromgenerators, der zwei potentialfreie Erdungen erzeugen kann, darstellt.
9 einen Graph, der die Spannung des potentialfreien Stroms und der zwei potentialfreien Erdungen basierend auf den Veränderungen des Spannungswählereingangs darstellt.
10 ein schematisches Blockdiagramm, das eine Eingangsstufe mit zwei potentialfreien Strömen darstellt.
11 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Differenzverstärkerschaltung mit weitem Gleichtakt und zwei potentialfreien Strömen darstellt.
12 ein Schaltbild, das eine Ausführungsform eines potentialfreien Stromgenerators, der ausgebildet ist, um zwei potentialfreie Ströme zu erzeugen, darstellt.
13 einen Graph, der die Spannung von zwei potentialfreien Strömen und einer potentialfreien Erdung basierend auf den Veränderungen des Spannungswählereingangs darstellt.
14A-14C Schaltbilder, die Ausführungsformen eines Spannung-Strom-Wandlers darstellen.
15A-15D Schaltbilder, die Ausführungsformen eines Stromübertragungsblocks darstellen.
16A-16D Schaltbilder, die Ausführungsformen eines Strom-Spannung-Wandlers darstellen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die nachfolgende ausführliche Beschreibung bestimmter Ausführungsformen präsentiert verschiedene Beschreibungen spezifischer Ausführungsformen der Offenbarung. Die anderen Ausführungsformen der Offenbarung können jedoch auf eine Vielzahl verschiedener Arten implementiert werden, wie in den Ansprüchen definiert und abgedeckt ist. In dieser Beschreibung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen gleiche Referenzziffern ähnliche Elemente kennzeichnen.
1A ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems zum Messen eines Differenzeingangssignals und Abweisen eines Gleichtakteingangssignals. Das System 100 kann einen potentialfreien Stromgenerator 102, eine Eingangsstufe 104, eine Systemstromhochquelle 106, eine Systemstromniedrigquelle 108 und einen optionalen Verstärkerblock 110 beinhalten. Das System 100 kann einen weiten Bereich an Gleichtakteingangssignalen abweisen und das Differenzeingangssignal verstärken. Eine Eingangsgleichtaktspannung Vcm kann definiert sein als Vcm = (INP+INN)/2 und eine Differenzeingangsspannung Vid kann definiert sein als Vid = (INP-INN), wobei INP und INN die nicht invertierten bzw. invertierten Signale eines Eingangssignals sind. Durch die Beschreibung hindurch wird auf INP und INN verwiesen, was sich auf die nicht invertierten und invertierten Signale eines Eingangssignals, die nicht invertierten und invertierten Signale des Systems und/oder die nicht invertierten und invertierten Signale einer bestimmten Komponente oder eines bestimmten Blocks des Systems beziehen kann.
Der potentialfreie Stromgenerator 102 kann Folgendes als Eingänge empfangen: ein Spannungswählereingangssignal 112 vom Eingangssignal, eine Spannung von der Systemstromhochquelle 106 und eine Spannung von der Systemstromniedrigquelle 108. Der potentialfreie Stromgenerator 102 kann als Ausgänge einen oder mehrere potentialfreie(n) Strom/Ströme und eine oder mehrere mit der Eingangsstufe 104 gekoppelte potentialfreie Erdung(en) erzeugen. Der/die potentialfreie(n) Strom/Ströme und die potentialfreie(n) Erdung(en) werden hierin auch als interne Schienenspannungen bezeichnet und der potentialfreie Stromgenerator kann auch als eine Spannungswählerschaltung bezeichnet werden.
Der potentialfreie Stromgenerator 102 kann basierend auf dem Spannungswählereingangssignal 112 vom Eingangssignal und/oder dem Spannungspegel der Systemstromhochquelle 106 einen oder mehrere potentialfreie(n) Strom/Ströme erzeugen. Das Eingangssignal kann zusätzlich zu einem Differenzeingangsspannungssignal eine Gleichtaktspannung in einer Gleichstrom-Wellenform, einer Wechselstrom-Wellenform oder einer Umschaltungswellenform aufweisen. Aufgrund der Spannungswählerschaltung kann jedoch entweder die Systemstromhochquelle oder das Eingangsspannungssignal für die Stromversorgung der Eingangsstufe ausgewählt werden, je nachdem, was angemessen ist.
Auf ähnliche Weise kann der potentialfreie Stromgenerator 102 basierend auf dem Spannungswählereingangssignal 112 und/oder dem Spannungspegel der Systemstromniedrigquelle 108 einen oder mehrere potentialfreie(n) Strom/Ströme erzeugen. In einigen Ausführungsformen verwendet der potentialfreie Stromgenerator 102 nur eins vom nicht invertierten Signal oder dem invertierten Signal vom Eingangssignal als Spannungswählereingangssignal 112, um potentialfreie(n) Strom/Ströme und/oder potentialfreie Erdung(en) zu erzeugen. Zum Beispiel kann nur eins von dem invertierten oder dem nicht invertierten Signal mit dem Spannungswählereingangssignal gekoppelt sein oder der potentialfreie Stromgenerator kann zwischen dem größeren oder kleineren des nicht invertierten Signals oder invertierten Signals auswählen. In bestimmten Ausführungsformen verwendet der potentialfreie Stromgenerator 102 eine Kombination des nicht invertierten Signals oder invertierten Signals vom Eingangssignal. Zum Beispiel kann die Eingangsgleichtaktspannung (oder eine andere Kombination) als Spannungswählereingangssignal 112 verwendet werden, um potentialfreie(n) Strom/Ströme und/oder potentialfreie Erdung(en) zu erzeugen.
Wie erwähnt, kann der potentialfreie Stromgenerator 102 basierend auf dem Spannungswählereingangssignal 112, der Systemstromhochquelle 106 und/oder der Systemstromniedrigquelle 108 den einen oder die mehreren potentialfreien Strom/Ströme und die eine oder mehreren potentialfreie(n) Erdung(en) erzeugen. Wenn sich der Gleichtaktspannungspegel des Eingangssignals verändert, kann demnach auch der Spannungspegel des/der potentialfreien Stroms/Ströme und/oder der potentialfreien Erdung(en) variieren. In einigen Ausführungsformen ist der potentialfreie Stromgenerator 102 ausgebildet, um einen potentialfreien Strom als ungefähr das größere des Spannungswählereingangssignals 112 vom Eingangssignal und der Systemstromhochquelle 106 zu erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen ist der potentialfreie Stromgenerator 102 ausgebildet, um eine potentialfreie Erdung zu erzeugen, die ungefähr dem kleineren des Spannungswählereingangssignals 112 und der Systemstromniedrigquelle 108 entspricht.
In einigen Ausführungsformen, wie den nachstehend mit Verweis auf 6-9 ausführlicher beschriebenen Ausführungsformen, ist der potentialfreie Stromgenerator 102 ausgebildet, um wenigstens zwei potentialfreie Erdungen und einen potentialfreien Strom zu erzeugen. Zum Beispiel kann der potentialfreie Stromgenerator 102 einen potentialfreien Strom, der den Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals 112 verfolgt, eine erste potentialfreie Erdung, die ungefähr dem kleineren des Spannungswählereingangssignals 112 und der Systemstromniedrigquelle 108 entspricht, und eine zweite potentialfreie Erdung, die ebenfalls das Spannungswählereingangssignal 112 verfolgt und eine verhältnismäßig konstante Differenz vom potentialfreien Strom beibehält, erzeugen.
In bestimmten Ausführungsformen, wie den nachstehend mit Verweis auf 10-13 ausführlicher beschriebenen Ausführungsformen, kann der potentialfreie Stromgenerator 102 wenigstens zwei potentialfreie Ströme und eine potentialfreie Erdung erzeugen. Zum Beispiel kann der potentialfreie Stromgenerator 102 einen ersten potentialfreien Strom, der ungefähr dem größeren des Spannungspegels des Spannungswählereingangssignals 112 und der Systemstromhochquelle 106 entspricht, einen zweiten potentialfreien Strom, der den Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals 112 verfolgt, und eine potentialfreie Erdung, die ebenfalls das Spannungswählereingangssignal 112 verfolgt und eine verhältnismäßig konstante Differenz vom zweiten potentialfreien Strom beibehält, erzeugen.
Wie nachstehend ausführlicher mit Verweis auf 2, 6 und 10 beschrieben wird, können der/die potentialfreie(n) Strom/Ströme und die potentialfreie(n) Erdung(en), die vom potentialfreien Stromgenerator 102 erzeugt werden, mit einer oder mehreren Komponente(n) der Eingangsstufe 104 gekoppelt sein. Die Eingangsstufe 104 kann auch als eine Eingangsverstärkerschaltung bezeichnet werden. Ferner versteht es sich, dass der potentialfreie Stromgenerator 102 ausgebildet sein kann, um je nach Wunsch weniger oder mehr potentialfreie Ströme und/oder potentialfreie Erdungen zu erzeugen.
Der potentialfreie Stromgenerator 102 kann unter Verwendung einer/eines oder mehrerer Diode(n), Begrenzungsdiode(n), wie Zenerdioden usw., Schalter, Komparators/-en, BPT(s), MOSFET(s) usw. implementiert werden. Es versteht sich, dass „MOSFETs“ Gates aufweisen können, die aus einem Material hergestellt sind, das kein Metall ist, wie aus polykristallinem Silizium, und dielektrische „Oxid“-Bereiche aus Dielektrika aufweisen können, die nicht aus Siliziumoxid hergestellt sind, wie aus Siliziumnitrid oder High-k-Dielektrika. Mit Verweis auf 4A, 4B, 8 und 12 werden verschiedene Ausführungsformen des potentialfreien Stromgenerators 102 ausführlicher beschrieben.
Wie ausführlicher mit Verweis auf 2, 6 und 10 beschrieben wird, ist die Eingangsstufe 104 ausgebildet, um sowohl die nicht invertierten als auch die invertierten Signale des Eingangssignals zu empfangen, das Eingangssignal zu verarbeiten und eine Spannungspegelverschiebung des Eingangssignals durchzuführen und das Signal mit verschobenem Spannungspegel auszugeben. Die Spannungspegelverschiebung zum Eingangssignal kann von dem/den potentialfreien Strom/Strömen und der/den potentialfreien Erdung(en) profitieren. Insbesondere kann die Eingangsstufe 104 in einigen Ausführungsformen verwendet werden, um dabei zu helfen, einen weiten Bereich des (in einigen Fällen zeitlich variierenden) Gleichtakteingangsspannungssignals abzuweisen und das Differenzeingangsspannungssignal zu verstärken. Die Eingangsstufe 104 kann zusätzlich zu einer verhältnismäßig konstanten Gleichtaktspannung ein verstärktes Differenzspannungssignal ausgeben, das mit dem Gleichtakteingangsbereich eines optionalen Pufferverstärkerblocks 110 oder einer beliebigen anderen mit dem Ausgang der Eingangsstufe 104 gekoppelten Schaltung, wie Datenwandler, Filter, Signalprozessoren, kompatibel ist. Um die Spannungspegelverschiebung umzusetzen, können verschiedene Komponenten der Eingangsstufe 104 mit dem/den potentialfreien Strom/Strömen, der/den potentialfreien Erdung(en), der Systemstromhochquelle 106 und der Systemstromniedrigquelle 108 gekoppelt sein.
Die Systemstromhochquelle 106 und die Systemstromniedrigquelle 108 können die Systemhochspannung und Systemniedrigspannung sein, die bereitgestellt sind, um einen Chip, wie einen Chip mit einem Differenzverstärker, mit Strom zu versorgen. In bestimmten Ausführungsformen ist die Systemstromhochquelle 106 eine positive Gleichstromspannung und die Systemstromniedrigquelle 108 ist die Erdung.
Der optionale Verstärkerblock 110 kann ausgebildet sein, um die spannungsverschobenen Signale von der Eingangsstufe 104 zu empfangen und die Differenz basierend auf der Schaltungskonfigurierung zu verstärken. In einigen Ausführungsformen kann der Verstärkerblock 110 durch die Systemstromhochquelle 106, die Systemstromniedrigquelle 108 und/oder den/die potentialfreie(n) Strom/Ströme und die potentialfreie(n) Erdung(en) mit Strom versorgt werden. In einigen Ausführungsformen kann der Verstärkerblock 110 verwendet werden, um schwere ohmsche und/oder kapazitive Lasten bereitzustellen.
1B ist ein Schaltbild, das Ausführungsformen von Schaltungen zum Erzeugen des Spannungswählereingangssignals 112 darstellt, das vom potentialfreien Stromgenerator 102 verwendet werden kann, um den/die potentialfreien Strom/Ströme und die potentialfreie(n) Erdung(en) zu erzeugen. Wie durch die Eingangsstifte 150 und 152 dargestellt, kann das Spannungswählereingangssignal 112 in einigen Ausführungsformen nur auf einem vom invertierten Signal INN oder dem nicht invertierten Signal INP des Eingangssignals basieren. Zum Beispiel kann das Spannungswählereingangssignal 112 elektrisch mit nur einem vom invertierten Signal INN oder dem nicht invertierten Signal INP des Eingangssignals gekoppelt sein. Wenngleich sie in 1B nicht dargestellt sind, können zusätzliche Schaltungskomponenten enthalten sein, wie Widerstände, Transistoren, Kondensatoren, Induktionsspulen usw.
Ferner kann das Spannungswählereingangssignal 112 auf einer Auswahl zwischen dem invertierten Signal INN oder dem nicht invertierten Signal INP basieren. Zum Beispiel kann das Signal mit der höheren Spannung oder geringeren Spannung als das Spannungswählereingangssignal ausgewählt werden. Die Schaltung 170 ist ein Beispiel einer Ausführungsform zum Erzeugen des Spannungswählereingangssignals 112 basierend auf dem größeren des invertierten Signals INN und des nicht invertierten Signals INP. Als Teil der Schaltung 170 kann eine Diode 172 elektrisch mit dem invertierten Signal INN und dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt sein. Die Anode der Diode 172 kann elektrisch mit dem invertierten Signal INN gekoppelt sein und die Kathode der Diode 172 kann elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt sein. Eine zweite Diode 174 kann elektrisch mit dem nicht invertierten Signal INP und dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt sein, wobei die Anode elektrisch mit dem nicht invertierten Signal INP gekoppelt ist und die Kathode elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt ist.
Es versteht sich, dass verschiedene Schaltungen verwendet werden können, um verschiedene Auswahlen zwischen dem invertierten Signal INN und dem nicht invertierten Signal INP zu implementieren, um das Spannungswählereingangssignal 112 zu erzeugen. Zum Beispiel kann eine andere Schaltung so implementiert sein, dass das kleinere des invertierten Signals INN und des nicht invertierten Signals INP als das Spannungswählereingangssignal 112 verwendet wird usw.
In bestimmten Ausführungsformen kann eine Kombination des invertierten Signals INN und des nicht invertierten Signals INP des Eingangssignals als das Spannungswählereingangssignal 112 verwendet werden. Zum Beispiel können die Gleichtaktspannung (oder Durchschnittsspannung), die größere Spannung, die kleinere Spannung oder eine andere Kombination des invertierten Signals INN und des nicht invertierten Signals INP als das Spannungswählereingangssignal 112 verwendet werden.
Die Schaltung 160 ist ein Beispiel für eine Ausführungsform zum Erzeugen des Spannungswählereingangssignals 112 basierend auf einer Kombination des invertierten Signals INN und des nicht invertierten Signals INP des Eingangssignals, wie die Gleichtaktspannung (oder Durchschnittsspannung). Um die Gleichtaktspannung des Eingangssignals zu erzeugen, kann eine Spannungsmittelwertschaltung verwendet werden. Zum Beispiel kann der Widerstand 120 elektrisch mit dem nicht invertierten Signal INP des Eingangssignals und dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt sein und der Widerstand 122 kann elektrisch mit dem invertierten Signal INN des Eingangssignals und dem Spannungswählereingangssignal 122 gekoppelt sein. Die sich daraus ergebende Spannung zwischen den zwei Widerständen kann als Gleichtaktspannung und als Spannungswählereingangssignal 112 verwendet werden. In einigen Ausführungsformen können die Widerstände 120 und 122 den gleichen Widerstand aufweisen; es können jedoch auch andere Aufbauten verwendet werden.
Es versteht sich, dass verschiedene Schaltungen verwendet werden können, um verschiedene Kombinationen des invertierten Signals INN und des nicht invertierten Signals INP zu implementieren, um das Spannungswählereingangssignal 112 zu erzeugen.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der Komponenten der Eingangsstufe 104 des elektronischen Systems 100 aus 1 gekoppelt mit einem potentialfreien Strom 202 und einer potentialfreien Erdung 204 darstellt. Wie oben ausführlicher mit Verweis auf 1 beschrieben, können unterschiedliche Komponenten der Eingangsstufe 104 mit Ausgängen vom potentialfreien Stromgenerator 102 gekoppelt sein. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit wurde der in 2 dargestellte, potentialfreie Stromgenerator 102 in zwei Teile aufgeteilt. Es versteht sich jedoch, dass der potentialfreie Stromgenerator 102 je nach Wunsch als eine einzige Schaltung oder als mehrere Schaltungen implementiert sein kann.
Die Eingangsstufe 104 kann einen Spannung-Strom-Wandler 206, einen Stromübertragungsblock 208 und einen Strom-Spannung-Wandler 210 beinhalten. Der Spannung-Strom-Wandler 206 kann das an der Eingangsstufe 104 empfangene Eingangssignal in Stromsignale umwandeln. In einigen Ausführungsformen ist der Spannung-Strom-Wandler 206 mit einem potentialfreien Strom 202 und einer potentialfreien Erdung 204 gekoppelt, um es dem Spannung-Strom-Wandler 206 zu ermöglichen, sich an einen weiten Bereich an (in einigen Fällen zeitlich variierende) Gleichtaktspannungen anzupassen. Auf diese Weise kann der Spannung-Strom-Wandler 206 ordnungsgemäß mit Strom versorgt und vorgespannt sein, obwohl der Eingangsgleichtaktspannungspegel unter Umständen sehr viel höher ist als der Systemstromhochpegel oder sehr viel niedriger als der Systemstromniedrigpegel. Wie nachstehend ausführlicher mit Verweis auf 14A-14C beschrieben, kann der Spannung-Strom-Wandler 206 unter Verwendung von Transistoren (z. B. FETs, BPTs usw.), Stromquellen usw. implementiert werden.
Der Stromübertragungsblock 208 stellt die Stromsignale vom Spannung-Strom-Wandler 206 als einen Eingang an den Strom-Spannung-Wandler 210 bereit. Der Stromübertragungsblock 208 kann als Puffer zwischen dem eingehenden Eingangssignal und der internen Schaltung und/oder dem System fungieren. Es gilt zu beachten, dass der Eingang zusätzlich zu einem gewünschten Differenzsignal ein unerwünschtes zeitlich variierendes Weitbereichsgleichtaktsignal enthalten kann und die interne Schaltung und/oder das System üblicherweise einen festen Spannungsbereich basierend auf der Systemstromhochquelle und -niedrigquelle aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform ist der Stromübertragungsblock 208 mit dem potentialfreien Strom 202 und der potentialfreien Erdung 204 gekoppelt. Auf diese Weise ist der Stromübertragungsblock 208 ordnungsgemäß mit Strom versorgt und vorgespannt, obwohl der Eingangsgleichtaktspannungspegel unter Umständen sehr viel höher ist als der Systemstromhochpegel oder sehr viel niedriger als der Systemstromniedrigpegel. Ferner kann durch das Koppeln des Stromübertragungsblocks mit einem potentialfreien Strom und/oder einer potentialfreien Erdung eine einzige Stromversorgung oder Systemstromhochquelle verwendet werden und einen vollständig symmetrischen Gleichtakteingang (z. B. +/- 300 V usw.) verarbeiten, ohne das Eingangssignal abzuschwächen. Wie nachstehend ausführlicher mit Verweis auf 15A-15D beschrieben, kann der Stromübertragungsblock 208 unter Verwendung von Transistoren (z. B. FETs, BPTs usw.) implementiert werden. In einigen Ausführungsformen ist der Stromübertragungsblock 208 unter Verwendung eines oder mehrerer Stromspiegel(s) implementiert.
In einigen Ausführungsformen kann der Strom-Spannung-Wandler 210 die letzte Stufe der Eingangsstufe 104 sein. Der Strom-Spannung-Wandler 210 kann die vom Stromübertragungsblock 208 empfangenen Stromsignale in Spannungssignale für den Verstärkerblock (nicht dargestellt) und/oder den Rest der Schaltung umwandeln. Der Strom-Spannung-Wandler 210 kann mit der Systemstromhochquelle 106 und der Systemstromniedrigquelle 108 gekoppelt sein, damit die Ausgangsspannung des Strom-Spannung-Wandlers 210 mit der Systemspannung oder dem Systemstrom der Schaltung kompatibel ist. Wie nachstehend ausführlicher mit Verweis auf 8 beschrieben wird, kann der Strom-Spannung-Wandler unter Verwendung von Transistoren (z. B. FETs, BPTs usw.), Spannungsquellen, Stromquellen usw. implementiert werden.
Wie oben ausführlich beschrieben, können die Systemstromhochquelle 106 und die Systemstromniedrigquelle 108 mit dem potentialfreien Stromgenerator 102 gekoppelt sein und vom potentialfreien Stromgenerator 102 verwendet werden, um den Spannungspegel des potentialfreien Stroms 202 und der potentialfreien Erdung 204 zu bestimmen. Wie oben beschrieben, können die Systemstromhochquelle 106 und die Systemstromniedrigquelle 108 zusätzlich mit dem Strom-Spannung-Wandler 210 gekoppelt sein, um sicherzustellen, dass das Signal am Ausgang des Strom-Spannung-Wandlers 210 mit der Systemspannung kompatibel ist.
Wie erwähnt, kann der potentialfreie Stromgenerator 102 einen potentialfreien Strom 202 und eine potentialfreie Erdung 204 beinhalten, die mit dem Spannung-Strom-Wandler 206 und dem Stromübertragungsblock 208 der Eingangsstufe 104 gekoppelt sind. Der potentialfreie Strom 202 und die potentialfreie Erdung 204 ermöglichen es dem Spannung-Strom-Wandler 206 und dem Stromübertragungsblock 208, den Spannungspegel des eingehenden Eingangssignals anzupassen. Wie bereits erwähnt, können der potentialfreie Strom 202 und die potentialfreie Erdung 204 basierend auf der Systemstromhochquelle, der Systemstromniedrigquelle und dem Spannungswählereingangssignal 112 (z. B. einem der Signale des Eingangssignals oder der Eingangsgleichtaktspannung) variieren, wenn das Spannungswählereingangssignal 112 eine Spannung aufweist, die außerhalb des Systemstromhochpegels und/oder des Systemstromniedrigpegels liegt. In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist der potentialfreie Strom 202 ungefähr gleich dem größeren des Spannungspegels des Spannungswählereingangssignals 112 und der Systemstromhochquelle 106. Ferner ist die potentialfreie Erdung 204 in der dargestellten Ausführungsform ungefähr gleich dem kleineren des Spannungspegels des Spannungswählereingangssignals 112 und der Systemstromniedrigquelle 108.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Differenzverstärkerschaltung 300 mit weitem Gleichtaktbereich darstellt. Die Schaltung 300 beinhaltet die in 2 gezeigten Komponenten sowie zusätzliche Komponenten. Zusätzlich zum potentialfreien Stromgenerator 102, der Eingangsstufe 104, der Systemstromhochquelle 106 und der Systemstromniedrigquelle 108 beinhaltet die Schaltung 300 ferner Eingangsschaltungen 302, einen optionalen Verstärker 304 und einen Rückkopplungswiderstand 305. Wie dargestellt, kann die Eingangsschaltung 302 die invertierten und nicht invertierten Signale des Eingangssignals INN, INP, Widerstände 308, 310, 312 und eine Vorspannung 314 beinhalten. Die Verstärkung des Systems kann durch den Shunt-Widerstand 306 und/oder das Verhältnis des Widerstands 305 zum Widerstand 308 und des Widerstands 312 zum Widerstand 306 eingestellt werden.
Der Signalpfad des Eingangssignals wird nun ausführlicher beschrieben. Ein Eingangssignal, das ein invertiertes Signal und ein nicht invertiertes Signal (INN, INP) aufweist, passiert die Widerstände 308, 310 und tritt an der Eingangsstufe 104 in den Spannung-Strom-Wandler 206 ein. Der Spannung-Strom-Wandler 206, der durch eine Quelle mit Strom versorgt wird, die eine Spannung auf weist, die aufgrund des potentialfreien Stroms 202 und der potentialfreien Erdung 204 wenigstens im gleichen Bereich liegt wie das Eingangssignal, wandelt das Eingangssignal in zwei Stromsignale um und gibt die Stromsignale an den Stromübertragungsblock 208 aus. Der Stromübertragungsblock, der aufgrund des potentialfreien Stroms 202 und der potentialfreien Erdung 204 auch einen Spannungspegel im Bereich des Eingangssignals aufweist, stellt die Stromsignale als einen Eingang an den Strom-Spannung-Wandler 210 bereit. Der Strom-Spannung-Wandler 210 wandelt die Stromsignale basierend auf der Systemstromhochquelle 106 und Systemstromniedrigquelle 108, mit denen er gekoppelt ist, in Spannungssignale um. Da die Systemstromhochquelle und -niedrigquelle in einigen Ausführungsformen fixiert sind, und der/die potentialfreie Strom und Erdung 204 mit den Eingangssignalen variieren kann, kann der Stromübertragungsblock als eine Brücke fungieren, um den Spannung-Strom-Wandler 206 und den Strom-Spannung-Wandler 210 zu koppeln. Der optionale Verstärker 304 kann verwendet werden, um je nach Wunsch die Differenz zwischen den invertierten und nicht invertierten Signalen oder Differenzsignalen der Spannungssignale vom Strom-Spannung-Wandler 210 zu verstärken.
4A und 4B sind Schaltbilder, die Ausführungsforinen des potentialfreien Stromgenerators 102 zeigen. Die dargestellten Ausführungsformen können verwendet werden, um eine potentialfreie Stromspannung zu erzeugen, die ungefähr dem größeren des Spannungswählereingangssignals 112 und der Spannung der Systemstromhochquelle 106 entspricht, und um eine potentialfreie Erdung zu erzeugen, die ungefähr dem kleineren des Spannungswählereingangssignals 112 und der Systemstromniedrigquelle 108 entspricht.
In der dargestellten Ausführungsform aus 4A ist der potentialfreie Stromgenerator 102 unter Verwendung mehrerer Dioden 402, 404, 406, 408 implementiert. Um den potentialfreien Strom 202 zu erzeugen, ist in einigen Ausführungsformen eine erste Diode 402 elektrisch mit der Systemstromhochquelle 106 und dem potentialfreien Strom 202 gekoppelt (z. B. ist die Anode elektrisch mit der Systemstromhochquelle 106 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit dem potentialfreien Strom 202 gekoppelt) und eine zweite Diode 404 ist elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal 112 und dem potentialfreien Strom 202 gekoppelt (z. B. ist die Anode elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit dem potentialfreien Strom 202 gekoppelt). In dieser Konfigurierung kann der potentialfreie Strom 202 ungefähr dem größeren des Spannungswählereingangssignals 112 und der Spannung der Systemstromhochquelle 106 entsprechen.
Der potentialfreie Stromgenerator 102 kann außerdem basierend auf den Dioden 406 und 408 die potentialfreie Erdung 204 erzeugen. Die Diode 406 ist elektrisch mit der potentialfreien Erdung 204 und dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt (z. B. ist die Anode elektrisch mit der potentialfreien Erdung 204 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt) und die Diode 408 ist elektrisch mit der potentialfreien Erdung und der Systemstromniedrigquelle 108 gekoppelt (z. B. ist die Anode elektrisch mit der potentialfreien Erdung gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit der Systemstromniedrigquelle 108 gekoppelt), die in einigen Ausführungsformen auch die Erdung sein kann. In dieser Konfigurierung kann die potentialfreie Erdung 204 ungefähr dem größeren des Spannungswählereingangssignals 112 und der Spannung der Systemstromniedrigquelle 108 entsprechen.
4B ist ein Schaltbild, das eine andere Ausführungsform des potentialfreien Stromgenerators 102 darstellt, in der unter Verwendung von Komparatoren 450 und 452, Stromstärkenquelle(n) und Wechselrichtern die Spannungsauswahl implementiert wird. Wie dargestellt, kann jeder der Komparatoren unter Verwendung eines oder mehrerer Schalter(s) implementiert sein, wie FETs, BPTs usw., wobei diese Auflistung nicht abschließend ist. In dieser Konfigurierung kann der potentialfreie Strom 202 ungefähr dem größeren der Systemstromhochquelle 106 und des Spannungswählereingangssignals 112 entsprechen und die potentialfreie Erdung 204 kann ungefähr dem kleineren des Spannungswählereingangssignals 112 und der Systemstromniedrigquelle 108 entsprechen.
In der dargestellten Ausführungsform vergleicht der Komparator 450 die Spannungen des Spannungswählereingangssignals 112 und der Systemstromhochquelle 106. Wenn das Spannungswählereingangssignal 112 kleiner ist als die Spannung der Systemstromhochquelle 106, schaltet der Komparator den Schalter 420, der den potentialfreien Strom 202 mit der Systemstromhochquelle 106 verbindet, ein und schaltet den Schalter 422 aus. Wenn das Spannungswählereingangssignal 112 größer ist als die Spannung der Systemstromhochquelle, schaltet der Komparator den Schalter 422, der den potentialfreien Strom 202 ungefähr gleich dem Spannungswählereingangssignal 112 festlegt, ein und schaltet den Schalter 420 aus.
Auf gleiche Art und Weise vergleicht der Komparator 452 die Spannungen des Spannungswählereingangssignals 112 und der Systemstromhochquelle 108. Wenn das Spannungswählereingangssignal 112 größer ist als die Systemstromniedrigquelle 108, schaltet der Komparator den Schalter 424, der die potentialfreie Erdung 204 mit der Systemstromniedrigquelle 108 verbindet, ein und schaltet den Schalter 426 aus. Wenn das Spannungswählereingangssignal 112 kleiner ist als die Systemstromniedrigquelle 108, schaltet der Komparator den Schalter 426, der die potentialfreie Erdung 204 ungefähr gleich dem Spannungswählereingangssignal 112 einstellt, ein und schaltet den Schalter 424 aus.
5 ist ein Graph, der die Spannungspegel des potentialfreien Stroms 202 und der potentialfreien Erdung 204 darstellt, die unter Verwendung entweder der Schaltungen aus 4A und 4B implementiert werden, wenn sich das Spannungswählereingangssignal 112 verändert. Die x-Achse des Graphen 500 stellt die Spannung des Spannungswählereingangssignals 112 dar, während sie von -18 Volt bis 18 Volt variiert. Wenngleich sie als -18 Volt bis 18 Volt dargestellt ist, versteht es sich, dass die Variation der Spannung des Spannungswählereingangssignals 112 größer sein kann. Die y-Achse des Graphen 500 stellt die sich daraus ergebenden Spannungspegel des potentialfreien Stroms 202 und der potentialfreien Erdung 204 dar.
Wie dargestellt und oben beschrieben, entspricht die Spannung des potentialfreien Stroms 202 ungefähr dem größeren der Spannung der Systemstromhochquelle 106 und der Spannung des Spannungswählereingangssignals 112. Es versteht sich, dass das Eingangssignal in einigen Ausführungsformen dynamisch variieren kann und dass die oben mit Verweis auf 4A und 4B beschriebenen Spannungswählerschaltungen dynamisch eine Quelle vom Spannungswählereingangssignal 112 und der Systemstromhochquelle auswählen können, um potentialfreie Ströme zu erzeugen, und eine Quelle vom Spannungswählereingangssignal 112 und der Systemstromniedrigquelle auswählen können, um potentialfreie Erdungen zu erzeugen. Im dargestellten Beispiel hat die Systemstromhochquelle 5 Volt. Mit Verweis auf die Linie 502, die den Spannungspegel des potentialfreien Stroms 202 darstellt, ist ersichtlich, dass die Spannung des potentialfreien Stroms ungefähr gleich 5 Volt (die Spannung der Systemstromhochquelle 106) ist, wenn das Spannungswählereingangssignal 112 weniger als 5 Volt beträgt. Wenn das Spannungswählereingangssignal 112 die 5 Volt überschreitet, entspricht die Linie 502 (potentialfreie Erdung) ungefähr dem Spannungswählereingangssignal 112.
Auf ähnliche Weise, wie oben beschrieben, entspricht die Spannung der potentialfreien Erdung 204 ungefähr dem kleineren der Spannung der Systemstromniedrigquelle 108 und des Spannungswählereingangssignals 112. Im dargestellten Beispiel ist die Systemstromniedrigquelle 108 die Erdung (0 Volt). Wie durch die Linie 504 dargestellt, entspricht die Linie 504 (potentialfreie Erdung) demnach ungefähr dem Spannungswählereingangssignal 112, wenn das Spannungswählereingangssignal 112 weniger als 0 Volt beträgt. Wenn das Spannungswählereingangssignal 112 die 0 Volt überschreitet, entspricht die Linie 504 (potentialfreie Erdung) ungefähr 0 Volt.
6 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der Eingangsstufe 104 des Systems 100 darstellt. In der dargestellten Ausführungsform aus 6 erzeugt der potentialfreie Stromgenerator 102 eine erste potentialfreie Erdung 204 und eine zweite potentialfreie Erdung 214. In der dargestellten Ausführungsform kann der potentialfreie Stromgenerator 102 ausgebildet sein, um den potentialfreien Strom 202 zu erzeugen, sodass der potentialfreie Strom 202 das Spannungswählereingangssignal 112 verfolgt. Die erste potentialfreie Erdung kann ausgebildet sein, um ungefähr dem kleineren des Spannungswählereingangssignals 112 und der Systemstromniedrigquelle 108 zu entsprechen, und die zweite potentialfreie Erdung 214 kann ausgebildet sein, um eine verhältnismäßig konstante Spannungsdifferenz vom potentialfreien Strom 202 beizubehalten, während der potentialfreie Strom 202 das Spannungswählereingangssignal 112 verfolgt.
Wie dargestellt, kann der Spannung-Strom-Wandler 206 mit dem potentialfreien Strom 202 und der zweiten potentialfreien Erdung 214 gekoppelt sein. Auf diese Weise liegt die Spannung der Eingangsspannungssignale im Eingangsbereich des Spannung-Strom-Wandlers 206. Ferner kann der Stromübertragungsblock 208 mit dem potentialfreien Strom 202 und der ersten potentialfreien Erdung 204 gekoppelt sein. Dadurch kann der Stromübertragungsblock 208 als eine Brücke fungieren, um Signale vom Spannung-Strom-Wandler 206, dessen Spannungspegel sich auch mit dem potentialfreien Strom und der potentialfreien Erdung bewegen kann, an einen Strom-Spannung-Wandler 210 oder beliebige andere Schaltungen, die unter Verwendung einer Systemstromhochquelle und - niedrigquelle mit Strom versorgt werden und üblicherweise fixiert sind, zu übertragen. Durch das Trennen der Erdung des Spannung-Strom-Wandlers 206 von der Erdung des Stromübertragungsblocks 208 kann der Spannung-Strom-Wandler 206 für bessere Leistung, geringere Kosten und eine kompaktere Chipgröße mit Niedrigspannungsgeräten entworfen werden. Wie nachstehend ausführlicher mit Verweis auf 9 beschrieben wird, kann der Spannung-Strom-Wandler 206 mit dem potentialfreien Strom 202 und der zweiten potentialfreien Erdung 214 gekoppelt sein und die Spannungsdifferenz zwischen der zweiten potentialfreien Erdung 214 und dem potentialfreien Strom 202 kann weniger als 5,4 V betragen.
Zusätzlich kann der Strom-Spannung-Wandler 210 mit der Systemstromhochquelle 106 und der Systemstromniedrigquelle 108 gekoppelt sein. Auf diese Weise kann die Gleichtaktspannung des Ausgangs des Strom-Spannung-Wandlers 210 ungefähr der Spannung des Systems entsprechen oder mit ihr kompatibel sein. In dieser Ausführungsform kann die zweite potentialfreie Erdung 214 den Eingangsgleichtaktbereich des Systems 100 erhöhen und die Verwendung von Niedrigspannungsgeräten ermöglichen, wodurch die Leistung verbessert und die Kosten gesenkt werden.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der Differenzverstärkerschaltung 300 mit weitem Gleichtaktbereich darstellt, die zwei potentialfreie Erdungen 204, 214 beinhaltet. Die Ausführungsform aus 7 ähnelt in vielen Punkten der Ausführungsform aus 3. Die dargestellte Ausführungsform aus 7 beinhaltet jedoch zwei potentialfreie Erdungen 204, 214. Wie oben ausführlich mit Verweis auf 3 beschrieben, beinhaltet die Schaltung 300 Eingangsschaltungen 302 zum Empfangen des Eingangssignals und Bereitstellen des Eingangssignals an den Spannung-Strom-Wandler 206 der Eingangsstufe 104. Zusätzlich beinhaltet die Schaltung 300 einen Ausgangsverstärker 304 zum Verstärken der Differenz zwischen den invertierten und nicht invertierten Signalen des von der Eingangsstufe 104 empfangenen Eingangssignals. Wie oben ausführlich mit Verweis auf 6 beschrieben, beinhaltet die Schaltung 300 in der dargestellten Ausführungsform zwei potentialfreie Erdungen 204, 214, die mit dem Stromübertragungsblock 208 bzw. dem Spannung-Strom-Wandler 206 gekoppelt sind.
8 ist ein Schaltbild, das eine Ausführungsform des potentialfreien Stromgenerators 102 darstellt, der unter Verwendung von Dioden, Begrenzungsdioden, einer Stromquelle und einem oder mehreren MOSFET(s) die zwei potentialfreien Erdungen 204, 214 erzeugen kann. In der dargestellten Ausführungsform aus 8 beinhaltet der potentialfreie Stromgenerator 102 Dioden 802, 804, 806, 808, 810, 812; Begrenzungsdiode 814, Stromspiegel 816, 818; und eine Stromquelle 820. Die Diode 802 kann elektrisch mit dem Ausgang des Stromspiegels 816 und dem potentialfreien Strom 202 gekoppelt sein (z. B. ist die Anode elektrisch mit dem Stromspiegel 816 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit dem potentialfreien Strom 202 gekoppelt) und die Diode 804 kann elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal 112 und dem potentialfreien Strom 202 gekoppelt sein (z. B. ist die Anode elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit dem potentialfreien Strom 202 gekoppelt). Auf diese Weise kann der potentialfreie Strom 202 ausgebildet sein, um den Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals 112 zu verfolgen.
Die Diode 806 kann elektrisch mit der zweiten potentialfreien Erdung 214 und dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt sein (z. B. ist die Anode elektrisch mit der zweiten potentialfreien Erdung 214 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt) und die Diode 808 kann elektrisch mit der zweiten potentialfreien Erdung 214 und dem Ausgang des zweiten Stromspiegels 818 gekoppelt sein (z. B. ist die Anode elektrisch mit der zweiten potentialfreien Erdung 214 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit dem Ausgang des zweiten Stromspiegels 818 gekoppelt). Die zweite potentialfreie Erdung 214 kann ausgebildet sein, um das Spannungswählereingangssignal 112 zu verfolgen und basierend auf den Dioden 806 und 808 und der Verwendung einer Begrenzungsdiode 814, bei der es sich in einigen Ausführungsformen um eine Zenerdiode handeln kann, eine verhältnismäßig konstante Spannungsdifferenz vom potentialfreien Strom 202 beizubehalten. Die Begrenzungsdiode 814 kann elektrisch mit der zweiten potentialfreien Erdung 214 und dem potentialfreien Strom 202 gekoppelt sein (z. B. ist die Anode elektrisch mit der zweiten potentialfreien Erdung 214 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit dem potentialfreien Strom 202 gekoppelt). Die Begrenzungsdiode 814 kann ausgebildet sein, um die Spannungsdifferenz zwischen der zweiten potentialfreien Erdung 214 und dem potentialfreien Strom 202 zu regeln, und kann eine konstantere Spannungsdifferenz zwischen der zweiten potentialfreien Erdung 214 und dem potentialfreien Strom 202 beibehalten. Wenngleich eine Begrenzungsdiode dargestellt ist, versteht es sich, dass andere Regelschaltungen verwendet werden können, um die Spannungsdifferenz zwischen der zweiten potentialfreien Erdung 214 und dem potentialfreien Strom 202 zu regeln.
Die Diode 810 kann elektrisch mit der ersten potentialfreien Erdung 204 und dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt sein (z. B. ist die Anode elektrisch mit der ersten potentialfreien Erdung 204 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt) und die Diode 812 kann elektrisch mit der ersten potentialfreien Erdung 204 und der Systemstromniedrigquelle 108 gekoppelt sein (z. B. ist die Anode elektrisch mit der ersten potentialfreien Erdung 204 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit der Systemstromniedrigquelle 108 gekoppelt). Auf diese Weise kann die erste potentialfreie Erdung 204 so ausgebildet sein, dass sie ungefähr dem kleineren des Spannungswählereingangssignals 112 und der Systemstromniedrigquelle 108 entspricht.
Der erste Stromspiegel 816 kann sich in der Nähe der Systemstromhochquelle 106 befinden und der zweite Stromspiegel 818 kann sich in der Nähe der Systemstromniedrigquelle 108 befinden. Ferner kann die Stromquelle 820 eine Vorspannung für den ersten Stromspiegel 816 und den zweiten Stromspiegel 818 festlegen. Es versteht sich, dass die Stromspiegel 816, 818 unter Verwendung von Transistoren implementiert sein können, wie FETs, BPTs usw., wobei diese Auflistung nicht abschließend ist.
9 ist ein Graph der Spannungspegel des potentialfreien Stroms 202, der ersten potentialfreien Erdung 204 und der zweiten potentialfreien Erdung 214. Die x-Achse des Graph 900 stellt die Spannungspegel des Eingangs von -240 Volt bis 240 Volt dar und die y-Achse stellt die Spannungspegel des ersten potentialfreien Stroms 202, der ersten potentialfreien Erdung 204 und der zweiten potentialfreien Erdung 214 dar. Die Linien 902, 904, 906 stellen jeweils die Spannung des ersten potentialfreien Stroms 202, der ersten potentialfreien Erdung 204 und der zweiten potentialfreien Erdung 214 dar, während sich das Spannungswählereingangssignal 112 verändert. Wie vorab beschrieben, kann der potentialfreie Strom 202 in einigen Ausführungsformen mit dem Spannungswählereingangssignal 112 (Linie 902) variieren, die erste potentialfreie Erdung kann ungefähr dem kleineren des Spannungswählereingangssignals 112 und der Systemstromniedrigquelle entsprechen, was in diesem Beispiel 0 Volt entspricht (Linie 904), und die zweite potentialfreie Erdung kann das Spannungswählereingangssignal 112 verfolgen und behält eine verhältnismäßig konstante Differenz vom potentialfreien Strom 202 (Linie 906) bei.
10 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der Eingangsstufe 104 des Systems 100 mit zwei potentialfreien Strömen darstellt. 10 ähnelt in vielen Punkten 2 und 6. In der in 10 dargestellten Ausführungsform erzeugt der potentialfreie Stromgenerator 102 jedoch einen ersten potentialfreien Strom 202 und einen zweiten potentialfreien Strom 212. Der erste potentialfreie Strom 202 kann so ausgebildet sein, dass er ungefähr dem größeren des Spannungswählereingangssignals 112 und der Systemstromhochquelle 106 entspricht. Der zweite potentialfreie Strom 212 kann so ausgebildet sein, dass er eine konstantere Spannungsdifferenz von der potentialfreien Erdung 204 beibehält. Die potentialfreie Erdung 204 kann ausgebildet sein, um den Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals 112 zu verfolgen.
Wie dargestellt, kann der Spannung-Strom-Wandler 206 mit dem zweiten potentialfreien Strom 212 und der potentialfreien Erdung 204 gekoppelt sein. Auf diese Weise liegt die Spannung der Eingangsspannungssignale im Eingangsbereich des Spannung-Strom-Wandlers 206. Ferner fungiert der Stromübertragungsblock 208 als eine Brücke, um Signale vom Spannung-Strom-Wandler 206, dessen Spannungspegel sich auch mit dem potentialfreien Strom und der potentialfreien Erdung bewegen kann, an einen Strom-Spannung-Wandler 210 oder beliebige andere Schaltungen, die unter Verwendung einer Systemstromhochquelle und -niedrigquelle mit Strom versorgt werden und üblicherweise fixiert sind, zu übertragen. Des Weiteren kann durch das Trennen der Stromquelle des Spannung-Strom-Wandlers 206 von der Stromquelle des Stromübertragungsblocks 208 der Spannung-Strom-Wandler 206 für bessere Leistung, geringere Kosten und eine kompaktere Chipgröße bei Niedrigspannungsgeräten entworfen werden. Wie nachstehend ausführlicher mit Verweis auf 13 beschrieben wird, kann der Spannung-Strom-Wandler 206 mit dem zweiten potentialfreien Strom 212 und der potentialfreien Erdung 204 gekoppelt sein und die Spannungsdifferenz zwischen der potentialfreien Erdung 204 und dem zweiten potentialfreien Strom 212 kann weniger als 5,4 V betragen.
Zusätzlich kann der Strom-Spannung-Wandler 210 mit der Systemstromhochquelle 106 und der Systemstromniedrigquelle 108 gekoppelt sein. Auf diese Weise kann die Gleichtaktspannung des Ausgangs des Strom-Spannung-Wandlers 210 mit anderen Schaltungen im System kompatibel sein. In dieser Ausführungsform kann der zweite potentialfreie Strom 212 den Gleichtaktbereich des Systems 100 erhöhen und die Verwendung von Niedrigspannungsgeräten ermöglichen, wodurch die Leistung verbessert und die Kosten gesenkt werden.
11 ist ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der Differenzverstärkerschaltung 300 mit weitem Gleichtaktbereich darstellt, die zwei potentialfreie Ströme 202, 212 beinhaltet. Die Ausführungsform aus 11 ähnelt in vielen Punkten der Ausführungsform aus 3. Die dargestellte Ausführungsform aus 11 beinhaltet jedoch zwei potentialfreie Ströme 202, 212. Wie ausführlich oben mit Verweis auf 3 beschrieben, beinhaltet die Schaltung 300 Eingangsschaltungen 302 zum Empfangen des Eingangssignals und Übertragen des Eingangssignals an den Spannung-Strom-Wandler 206 der Eingangsstufe 104. Zusätzlich beinhaltet die Schaltung 300 einen Ausgangsverstärker 304 zum Verstärken der Differenz des von der Eingangsstufe 104 empfangenen Eingangssignals. Wie ausführlich oben mit Verweis auf 10 beschrieben, beinhaltet die Schaltung 300 in der dargestellten Ausführungsform zwei potentialfreie Ströme 202, 212, die mit dem Stromübertragungsblock 208 bzw. dem Spannung-Strom-Wandler 206 gekoppelt sind.
12 ist ein Schaltbild, das eine Ausführungsform des potentialfreien Stromgenerators 102 darstellt, der unter Verwendung von Dioden, Begrenzungsdioden, einer Stromquelle und einem oder mehreren MOSFET(s) die zwei potentialfreien Ströme 202, 212 erzeugen kann. Die dargestellte Ausführungsform aus 12 kann verwendet werden, um die gewünschten Spannungspegel für den ersten potentialfreien Strom 202, den zweiten potentialfreien Strom 212 und die potentialfreie Erdung 204 zu implementieren, wie vorab beschrieben wurde.
In der dargestellten Ausführungsform aus 12 beinhaltet der potentialfreie Stromgenerator 102 Dioden 1202, 1204, 1206, 1208, 1210, 1212; Begrenzungsdiode 1214, Stromspiegel 1216, 1218; und eine Stromquelle 1220. Die Diode 1202 kann elektrisch mit der Systemstromhochquelle 106 und dem ersten potentialfreien Strom 202 gekoppelt sein (z. B. ist die Anode elektrisch mit der Systemstromhochquelle 106 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit dem ersten potentialfreien Strom 202 gekoppelt) und eine Diode 1204 kann elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal 112 und dem ersten potentialfreien Strom 202 gekoppelt sein (z. B. ist die Anode elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit dem ersten potentialfreien Strom 202 gekoppelt). Auf diese Weise kann der erste potentialfreie Strom 202 ausgebildet sein, um ungefähr dem größeren der Spannung der Systemstromhochquelle 106 und des Spannungswählereingangssignals 112 zu entsprechen.
Die Diode 1206 kann elektrisch mit dem zweiten potentialfreien Strom 212 und dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt sein (z.B. ist die Anode elektrisch mit dem zweiten potentialfreien Strom 212 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit dem zweiten potentialfreien Strom 212 gekoppelt) und die Diode 1208 kann elektrisch mit dem Ausgang des Stromspiegels 1216 und dem zweiten potentialfreien Strom 212 gekoppelt sein (z. B. ist die Anode elektrisch mit dem Stromspiegel 1216 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit dem zweiten potentialfreien Strom 212 gekoppelt). Die Begrenzungsdiode 1214 kann elektrisch mit der potentialfreien Erdung 204 und dem zweiten potentialfreien Strom 212 gekoppelt sein (z. B. ist die Anode elektrisch mit der potentialfreien Erdung 204 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit dem zweiten potentialfreien Strom 212 gekoppelt) und kann als ein Begrenzer fungieren, um eine konstantere Spannungsdifferenz zwischen der potentialfreien Erdung 204 und dem zweiten potentialfreien Strom 212 beizubehalten. Wenngleich eine Begrenzungsdiode dargestellt ist, versteht es sich, dass andere Regelschaltungen verwendet werden können, um die Spannungsdifferenz zwischen der potentialfreien Erdung 204 und dem zweiten potentialfreien Strom 212 zu regeln.
Die Diode 1210 kann elektrisch mit der potentialfreien Erdung 204 und dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt sein (z. B. ist die Anode elektrisch mit der potentialfreien Erdung 204 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal 112 gekoppelt) und die Diode 1212 kann elektrisch mit der potentialfreien Erdung 204 und dem Ausgang des zweiten Stromspiegels 1218 gekoppelt sein (z. B. ist die Anode elektrisch mit der potentialfreien Erdung 204 gekoppelt und die Kathode ist elektrisch mit der dem zweiten Stromspiegel 1218 gekoppelt). Auf diese Weise kann die potentialfreie Erdung 204 ausgebildet sein, um das Spannungswählereingangssignal 112 zu verfolgen.
Der erste Stromspiegel 1216 kann sich in der Nähe der Systemstromhochquelle 106 befinden und der zweite Stromspiegel 1218 kann sich in der Nähe der Systemstromniedrigquelle 108 befinden. Ferner kann die Stromquelle 1220 eine Vorspannung für den ersten Stromspiegel 1216 und den zweiten Stromspiegel 1218 bereitstellen. Es versteht sich, dass die Stromspiegel 1216, 1218 unter Verwendung von Transistoren implementiert sein können, wie FETs, BPTs usw., wobei diese Auflistung nicht abschließend ist.
13 ist ein Graph der Spannungspegel des ersten potentialfreien Stroms 202, des zweiten potentialfreien Stroms 212 und der ersten potentialfreien Erdung 204. Die x-Achse des Graph 1300 stellt die Spannungspegel des Eingangs von -240 Volt bis 240 Volt dar und die y-Achse stellt die Spannungspegel des ersten potentialfreien Stroms 202, des zweiten potentialfreien Stroms 212 und der ersten potentialfreien Erdung 204 dar. Die Linien 1302, 1304, 1306 stellen jeweils die Spannung des ersten potentialfreien Stroms 202, des zweiten potentialfreien Stroms 212 und der potentialfreien Erdung 204 dar, während sich das Spannungswählereingangssignal 112 verändert.
Wie vorab beschrieben, entspricht die Spannung des potentialfreien Stroms 202 ungefähr dem größeren des Spannungswählereingangssignals 112 und der Spannung der Systemstromhochquelle 106. Im dargestellten Beispiel entspricht die Systemstromhochquelle 106 5 Volt. Dementsprechend entspricht die Linie 1302 ungefähr 5 Volt, wenn das Spannungswählereingangssignal weniger als 5 Volt beträgt, und entspricht ungefähr dem Spannungswählereingangssignal 112, wenn das Spannungswählereingangssignal 112 größer als 5 Volt ist. Ebenfalls wie beschrieben, verfolgt die potentialfreie Erdung 204 das Spannungswählereingangssignal 112 (Linie 1306) und der zweite potentialfreie Strom 212 verfolgt das Spannungswählereingangssignal 112 und behält eine konstantere Differenz von der potentialfreien Erdung 204 (Linie 1304) bei.
14A-14C sind Schaltbilder, die Ausführungsformen des Spannung-Strom-Wandlers 206 darstellen, auf den in 2, 3, 6, 7, 10, 11 verwiesen wird. Allgemein gesagt, können die invertierten und nicht invertierten Signale des Eingangssignals INN, INP mit den Transistoren gekoppelt sein (z. B. FETs, BPTs usw.). Veränderungen in der Spannung des Spannungswählereingangssignals 112 können entsprechende Veränderungen in der an den Transistoren erkannten Stromstärke verursachen. Die erkannte Stromstärke an den Transistoren kann als Ausgang des Spannung-Strom-Wandlers 206 verwendet werden.
In der dargestellten Ausführungsform aus 14A können die invertierten und nicht invertierten Signale des Eingangssignals mit den Gates von zwei separaten NMOS-Transistoren 1402, 1404 gekoppelt sein. Zusätzlich zu den NMOS-Transistoren 1402, 1404 kann der Spannung-Strom-Wandler 206 Stromquellen 1406, 1408, 1410 beinhalten. Die Stromquellen 1406, 1408 können mit einem potentialfreien Strom (dem ersten potentialfreien Strom oder zweiten potentialfreien Strom) und dem Drain der NMOS-Transistoren 1402, 1404 gekoppelt sein. Die Stromquelle 1410 kann mit den Quellen beider NMOS-Transistoren 1402, 1404 und einer potentialfreien Erdung (der ersten potentialfreien Erdung oder zweiten potentialfreien Erdung) gekoppelt sein.
Wenn sich das Differenzeingangssignal verändert, kann auf dem Drain jedes der NMOS-Transistoren eine entsprechende Veränderung in der Stromstärke erkannt werden. Der Strompegel auf dem Drain jedes der NMOS-Transistoren kann als Ausgang des Spannung-Strom-Wandlers 206 verwendet werden. Basierend auf der Konfigurierung der NMOS-Transistoren 1402, 1404 und der Stromquellen 1406, 1408, 1410 werden die invertierten und nicht invertierten Signale des Eingangssignals demnach in Stromsignale umgewandelt. Es versteht sich, dass statt den NMOS-Transistoren alternative Komponenten verwendet werden können. Zum Beispiel können andere FETs, MOSFETs, wie PMOS-Transistoren, BPTs und/oder andere Transistoren verwendet werden. Zusätzlich versteht es sich, dass die Eingänge INP, INN miteinander vertauscht werden können, genau wie die Ausgänge OUTP, OUTN.
14B zeigt eine andere Ausführungsform des Spannung-Strom-Wandlers 206 unter Verwendung von PMOS-Transistoren 1422, 1424 und Stromquellen 1426, 1428, 1430. Die Stromquellen 1426, 1428 können mit dem potentialfreien Strom (dem ersten potentialfreien Strom oder zweiten potentialfreien Strom) und den Drains der PMOS-Transistoren 1422, 1424 gekoppelt sein. Die Stromquelle 1430 kann mit den Quellen beider PMOS-Transistoren 1422, 1424 und einer potentialfreien Erdung (der ersten potentialfreien Erdung oder der zweiten potentialfreien Erdung) gekoppelt sein.
Ähnlich wie die mit Verweis auf 14A beschriebene Ausführungsform, können die invertierten und nicht invertierten Signale des Eingangssignals mit dem Gate der PMOS-Transistoren 1422, 1424 gekoppelt sein. Wenn sich das Differenzeingangssignal verändert, kann am Drain jedes der PMOS-Transistoren 1422, 1424 eine entsprechende Veränderung in der Stromstärke erkannt werden. Der Strompegel auf dem Drains jedes der PMOS-Transistoren 1422, 1424 kann als Ausgang des Spannung-Strom-Wandlers 206 verwendet werden. Basierend auf der Konfigurierung der PMOS-Transistoren 1422, 1424 und der Stromquellen 1426, 1428, 1430 werden die invertierten und nicht invertierten Signale des Eingangssignals demnach in Stromsignale umgewandelt. Es versteht sich, dass statt den PMOS-Transistoren alternative Komponenten verwendet werden können. Zum Beispiel können andere FETs, MOSFETs, wie NMOS-Transistoren, BPTs und/oder andere Transistoren verwendet werden. Zusätzlich versteht es sich, dass die Eingänge INP, INN miteinander vertauscht werden können, genau wie die Ausgänge OUTP, OUTN.
14C zeigt eine Ausführungsform des Spannung-Strom-Wandlers 206, bei der es sich um eine Mischform der Ausführungsformen aus 14A und 14B handelt. Die in 14C dargestellte Ausführungsform weist einen Schiene-Schiene-Eingangsgleichtaktbereich auf, sodass die invertierten und nicht invertierten Signal des Eingangssignals irgendwo zwischen oder sogar außerhalb des/der potentialfreien Stroms/Ströme und der/den potentialfreien Erdung(en) liegen können. Wie dargestellt, kann der Spannung-Strom-Wandler 206 die NMOS-Transistoren 1452, 1454, die PMOS-Transistoren 1456, 1458, die Stromquellen 1460, 1462, 1464, die Stromspiegel 1466, 1468, 1470, eine Spannungsreferenz 1472 und einen PMOS-Transistor 1474 beinhalten. Wenn sich das Differenzeingangssignal verändert, kann sich auch die Stromstärke am Ausgang verändern.
In einer Ausführungsform kann die Stromquelle 1460 mit einem potentialfreien Strom (dem ersten potentialfreien Strom oder dem zweiten potentialfreien Strom) und der Quelle der PMOS-Transistoren 1458, 1456 gekoppelt sein. Die Stromquellen 1462, 1464 können mit dem potentialfreien Strom (dem ersten potentialfreien Strom oder dem zweiten potentialfreien Strom) und dem Drain der NMOS-Transistoren 1452, 1454 gekoppelt sein. Die Stromspiegel 1466, 1468, 1470 können mit der potentialfreien Erdung (der ersten potentialfreien Erdung oder der zweiten potentialfreien Erdung) gekoppelt sein. Ferner kann der Eingang des Stromspiegels 1466 mit dem Drain des PMOS-Transistors 1450 gekoppelt sein. Auf ähnliche Weise kann der Eingang des Stromspiegels 1468 mit dem Drain des PMOS-Transistors 1456 gekoppelt sein. Die Quellen der NMOS-Transistoren 1452, 1454 können mit dem Ausgang des Stromspiegels 1470 gekoppelt sein. Der Ausgang des Spannung-Strom-Wandlers kann mit dem Drain der NMOS-Transistoren 1452, 1454 und mit dem Ausgang der Stromspiegel 1466, 1468 gekoppelt sein. Zusätzlich versteht es sich, dass die Eingänge INP, INN miteinander vertauscht werden können, genau wie die Ausgänge OUTP, OUTN.
15A-15D sind Schaltbilder, die Ausführungsformen des Stromübertragungsblocks 208 darstellen, auf den in 2, 3, 6, 7, 10, 11 verwiesen wird. Wie dargestellt, kann der Stromübertragungsblock 208 unter Verwendung eines oder mehrerer Schalter(s) oder Transistors/-en, wie PMOS-Transistoren, NMOS-Transistoren, FETs, BPTs usw. implementiert sein. Zusätzlich können Vorspannungen verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Transistoren im geeigneten Modus arbeiten. Wie dargestellt, können die Komponenten des Stromübertragungsblocks mit einem potentialfreien Strom (dem ersten potentialfreien Strom oder zweiten potentialfreien Strom) und einer potentialfreien Erdung (der ersten potentialfreien Erdung oder zweiten potentialfreien Erdung) gekoppelt sein. Wie bereits erwähnt, kann der Stromübertragungsblock 208 als Puffer oder Brücke zwischen dem Spannung-Strom-Wandler 206 und dem Strom-Spannung-Wandler 210 verwendet werden.
15A zeigt eine Ausführungsform des Stromübertragungsblocks 208, die unter Verwendung von PMOS-Transistoren 1502, 1504, NMOS-Transistoren 1506, 1508, 1510, 1512 und einer Vorspannung 1514 implementiert ist. Die NMOS-Transistoren 1506, 1508 und 1510, 1512 können jeweils als Stromspiegel ausgebildet sein. 15B zeigt eine Ausführungsform des Stromübertragungsblocks 208, die unter Verwendung von PMOS-Transistoren 1520, 1522, NMOS-Transistoren 1524, 1526, 1528, 1530, 1532, 1534 und Vorspannungen 1536, 1538 implementiert ist. Die NMOS-Transistoren 1528, 1530 und 1532, 1534 können jeweils als Stromspiegel ausgebildet sein. 15C zeigt eine Ausführungsform des Stromübertragungsblocks 208, die unter Verwendung von NMOS-Transistoren 1542, 1544, PMOS-Transistoren 1546, 1548, 1550, 1552 und einer Vorspannung 1554 implementiert ist. Die PMOS-Transistoren 1546, 1548 und 1550, 1552 können jeweils als Stromspiegel ausgebildet sein. 15D zeigt eine Ausführungsform des Stromübertragungsblocks 208, die unter Verwendung von NMOS-Transistoren 1560, 1562, PMOS-Transistoren 1564, 1566, 1568, 1570, 1572, 1574 und Vorspannungen 1576, 1578 implementiert ist. Die PMOS-Transistoren 1568, 1570 und 1572, 1574 können jeweils als Stromspiegel ausgebildet sein. Wie bereits erwähnt, versteht es sich zusätzlich, dass die Eingänge INP, INN miteinander vertauscht sein können, genau wie die Ausgänge OUTP, OUTN.
16A-16D sind Schaltbilder, die Ausführungsformen des Strom-Spannung-Wandlers 210 darstellen, auf den in 2, 3, 6, 7, 10, 11 verwiesen wird. Wie dargestellt, kann der Strom-Spannung-Wandler 210 unter Verwendung eines oder mehrerer Transistors/-en, wie PMOS-Transistoren, NMOS-Transistoren, FETs, BPTs usw. implementiert werden. Zusätzlich kann der Strom-Spannung-Wandler eine oder mehrere Stromquelle(n) und Spannungsquelle(n) verwenden. In einigen Ausführungsformen kann der Strom-Spannung-Wandler 210 mit der Systemstromhochquelle 106 und der Systemstromniedrigquelle 108 gekoppelt sein. Wie bereits erwähnt, kann der Strom-Spannung-Wandler 210 verwendet werden, um die Stromsignale vom Stromübertragungsblock 208 in Spannungssignale umzuwandeln, die von der Schaltung verwendet werden können. Basierend auf der Konfigurierung des Strom-Spannung-Wandlers 210 können die Variationen in der Stromstärke am Eingang des Strom-Spannung-Wandlers 210 zu Veränderungen der Spannungspegel am Ausgang führen. Auf diese Weise kann der Strom-Spannung-Wandler ein Stromsignal am Eingang in ein Spannungssignal am Ausgang umwandeln.
16A und 16B zeigen Ausführungsformen des Strom-Spannung-Wandlers 210 unter Verwendung von PMOS-Transistoren 1602, 1604, Stromquellen und einer Vorspannung 1606. Die in 16A dargestellte Ausführungsform beinhaltet zwei Stromquellen 1608, 1610, die mit dem Drain der PMOS-Transistoren 1602, 1604 gekoppelt sind, während die in 16B dargestellte Ausführungsform vier Stromquellen 1608, 1610, 1612, 1614 beinhaltet, die mit der Quelle und dem Drain der PMOS-Transistoren gekoppelt sind. Wie dargestellt, versteht es sich außerdem, dass die Eingänge INP, INN miteinander vertauscht werden können, genau wie die Ausgänge OUTP, OUTN.
16C und 16D zeigen Ausführungsformen des Strom-Spannung-Wandlers unter Verwendung von NMOS-Transistoren 1620, 1622, Stromquellen und einer Vorspannung 1624. Die in 16C dargestellte Ausführungsform beinhaltet zwei Stromquellen 1626, 1628, die mit dem Drain der NMOS-Transistoren 1620, 1622 gekoppelt sind, während die in 16D dargestellte Ausführungsform vier Stromquellen 1624, 1626, 1628, 1630 beinhaltet, die mit der Quelle und dem Drain der NMOS-Transistoren gekoppelt sind. Es versteht sich, dass verschiedene alternative Ausführungsformen verwendet werden können, um den Strom-Spannung-Wandler 210 unter Verwendung einer Vielzahl verschiedener Konfigurierungen zu implementieren. Wie dargestellt, versteht es sich zusätzlich, dass die Eingänge INP, INN miteinander vertauscht werden können, genau wie die Ausgänge OUTP, OUTN.
Für Fachleute ist ersichtlich, dass die Konfigurierungen und Grundsätze der Ausführungsformen für jedes beliebige elektronische System angepasst werden können. Die Schaltungen, die die oben beschriebenen Konfigurierungen verwenden, können in verschiedene elektronische Geräte oder integrierte Schaltungen implementiert werden. Beispiele der elektronischen Geräte können Verbraucherelektronikprodukte, Teile von Verbraucherelektronikprodukten, elektronische Prüfausrüstung usw. beinhalten, wobei diese Auflistung nicht abschließend ist. Ferner kann das elektronische Gerät unvollendete Produkte beinhalten. Ferner können die verschiedenen oben beschriebenen Topologien, Konfigurierungen und Ausführungsformen einzeln oder auf einem Chip integriert implementiert sein, ohne dabei vom Geist und Umfang der Beschreibung abzuweichen.
Die obige Beschreibung und die Ansprüche können Elemente oder Merkmale als miteinander „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnen. Wie die Bezeichnung hierin verwendet wird, bedeutet „verbunden“, außer dies ist ausdrücklich anders angegeben, dass ein Element/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Merkmal verbunden ist, und das nicht zwangsläufig mechanisch. Auf ähnliche Weise bedeutet „gekoppelt“, außer dies ist ausdrücklich anders angegeben, dass ein Element/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Merkmal gekoppelt ist, und das nicht zwangsläufig mechanisch. Wenngleich die verschiedenen in den Abbildungen dargestellten Schaltbilder beispielhafte Anordnungen von Elementen und Komponenten zeigen, können in einer tatsächlichen Ausführungsform zusätzliche Zwischenelemente, Geräte, Merkmale oder Komponenten vorhanden sein (vorausgesetzt, die Funktionalität der dargestellten Schaltungen wird nicht nachteilig beeinflusst).
Wenngleich diese Offenbarung mittels bestimmter Ausführungsformen beschrieben wurde, fallen andere Ausführungsformen, die für Fachleute ersichtlich sind, einschließlich Ausführungsformen, die nicht alle der hierin aufgeführten Merkmale und Vorteile bereitstellen, ebenfalls in den Umfang der Offenbarung. Ferner können die verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen bereitzustellen. Zusätzlich können bestimmte im Rahmen einer Ausführungsform dargestellte Merkmale auch in andere Ausführungsformen integriert werden. Dementsprechend ist der Umfang der Offenbarung ausschließlich durch Verweis auf die beigefügten Ansprüche definiert.
Die offenbarte Vorrichtung und die Verfahren können den Gleichtaktbereich bei einem Differenzverstärker erhöhen. Eine Schaltung kann eine oder mehrere potentialfreie Ströme und eine oder mehrere potentialfreie Erdungen verwenden, die mit einer Eingangsstufe eines Verstärkers gekoppelt sind, um den Gleichtaktbereich eines Differenzverstärkers zu erhöhen. Der potentialfreie Strom kann dafür ausgebildet sein, den größeren Spannungspegel vom Spannungspegel von einem der Differenzsignale und der Systemstromhochquelle auszuwählen. Die potentialfreie Erdung kann dafür ausgebildet sein, den kleineren Spannungspegel vom Spannungspegel von einem der Differenzsignale und dre Systemstromniedrigquelle auszuwählen.

Claims

Vorrichtung, die Folgendes aufweist: eine Spannungswählerschaltung (102), die dafür ausgestaltet ist, eine erste Versorgungsspannung und ein Spannungswählereingangssignal (112) zu empfangen, und die ferner ausgebildet ist, um basierend auf der kleineren Spannung von erster Versorgungsspannung (108) und Spannungswählereingangssignal eine erste interne Schienenspannung zu erzeugen, wobei das Spannungswählereingangssignal ein nicht invertiertes Signal und/oder ein invertiertes Signal eines Eingangssignals aufweist; und eine Eingangsverstärkerschaltung (104), die dafür ausgestaltet ist, das Eingangssignal zu empfangen und basierend auf zumindest der ersten Versorgungsspannung ein Signal mit verschobenem Spannungspegel des Eingangssignals auszugeben, wobei wenigstens ein Teil der Eingangsverstärkerschaltung mit der ersten internen Schienenspannung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannungswählerschaltung (102) ferner dafür ausgestaltet ist, eine zweite Versorgungsspannung zu empfangen und basierend auf der größeren Spannung von zweiter Versorgungsspannung und Spannungswählereingangssignal (112) eine zweite interne Schienenspannung zu erzeugen, und wobei wenigstens ein Teil der Eingangsverstärkerschaltung mit der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Versorgungsspannung die Erdung ist und die zweite Versorgungsspannung eine Gleichstromversorgung ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spannungswählereingangssignal nur entweder das invertierte Signal oder das nicht invertierte Signal des Eingangssignals aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Spannungswählereingangssignal eine Kombination des invertierten Signals und des nicht invertierten Signals des Eingangssignals aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Spannungswählereingangssignal eine Gleichtaktspannung des Eingangssignals ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der vorhergehenden Ansprüche sofern abhängig von Anspruch 2, wobei die Eingangsverstärkerschaltung Folgendes aufweist: einen Spannung-Strom-Wandler (206), der dafür ausgestaltet ist, das Eingangssignal zu empfangen und das Eingangssignal in ein oder mehrere Stromsignal(e) umzuwandeln, wobei der Spannung-Strom-Wandler mit der ersten internen Schienenspannung (204) und der zweiten internen Schienenspannung (202) gekoppelt ist; einen Stromübertragungsblock (208), der einen oder mehrere Stromspiegel aufweist und dafür ausgestaltet ist, ein oder mehrere Stromsignal(e) vom Spannung-Strom-Wandler zu empfangen, wobei der Stromübertragungsblock mit der ersten internen Schienenspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist; und einen Strom-Spannung-Wandler (210), der dafür ausgestaltet ist, das eine oder die mehreren Stromsignal(e) vom Stromübertragungsblock zu empfangen und das eine oder die mehreren Stromsignal(e) in ein zweites Signal umzuwandeln, das sich vom Eingangssignal unterscheidet, wobei der Strom-Spannung-Wandler mit der ersten Versorgungsspannung und der zweiten Versorgungserdung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der vorhergehenden Ansprüche sofern abhängig von Anspruch 2, wobei die Spannungswählerschaltung aufweist: eine erste Diode (404), die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und dem Spannungswählereingangssignal gekoppelt ist; eine zweite Diode (402), die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und der ersten Versorgungsspannung gekoppelt ist; eine dritte Diode (408), die elektrisch mit der zweiten Versorgungsspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist; und eine vierte Diode (406), die elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der vorhergehenden Ansprüche sofern abhängig von Anspruch 2, wobei die Spannungswählerschaltung aufweist: einen ersten Komparator (450), der einen Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals mit einem Spannungspegel der ersten Versorgungsspannung vergleicht; und einen zweiten Komparator (452), der den Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals mit einem Spannungspegel der zweiten Versorgungsspannung vergleicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Spannungswählerschaltung (102) ferner dafür ausgestaltet ist, eine zweite Versorgungsspannung zu empfangen und eine zweite interne Schienenspannung und eine dritte interne Schienenspannung zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die zweite interne Schienenspannung und die dritte interne Schienenspannung auf einem Spannungspegel des Spannungswählereingangssignal basieren, wobei die dritte interne Schienenspannung eine verhältnismäßig konstante Spannungsdifferenz von der zweiten Schienenspannung beibehält, wobei wenigstens ein erster Teil der Eingangsverstärkerschaltung mit der zweiten internen Schienenspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Eingangsverstärkerschaltung (104) aufweist: einen Spannung-Strom-Wandler (206), der dafür ausgestaltet ist, das Differenzsignal zu empfangen und das Differenzsignal in ein oder mehrere Stromsignale umzuwandeln, wobei der Spannung-Strom-Wandler mit der zweiten internen Schienenspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt ist; einen Stromübertragungsblock (208), der einen oder mehrere Stromspiegel aufweist und dafür ausgestaltet ist, das eine oder die mehreren Stromsignal(e) vom Spannung-Strom-Wandler zu empfangen, wobei der Stromübertragungsblock elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist; und einen Strom-Spannung-Wandler (210), der dafür ausgestaltet ist, das eine oder die mehreren Stromsignal(e) vom Stromübertragungsblock zu empfangen und das eine oder die mehreren Stromsignal(e) in ein zweites Differenzsignal umzuwandeln, wobei der Strom-Spannung-Wandler mit der ersten Versorgungsspannung und der zweiten Versorgungsspannung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Spannungswählerschaltung aufweist: eine erste Diode (810), die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und dem Spannungswählereingangssignal gekoppelt ist; eine zweite Diode (812), die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und der ersten Versorgungsspannung gekoppelt ist; eine dritte Diode (802), die elektrisch mit der zweiten Versorgungsspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist; eine vierte Diode (804), die elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist; eine fünfte Diode (806), die elektrisch mit der dritten internen Schienenspannung und dem Spannungswählereingangssignal gekoppelt ist; eine sechste Diode (808), die elektrisch mit der dritten internen Schienenspannung und der ersten Versorgungsspannung gekoppelt ist; und eine Begrenzungsdiode (814), die elektrisch mit der dritten internen Schienenspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner einen Ausgangsverstärker (110) aufweist, der mit der Eingangsverstärkerschaltung gekoppelt und dafür ausgestaltet ist, das spannungspegelverschobene Signal zu empfangen und eine Ausgangsspannung auszugeben.
Verfahren zum Bereitstellen von Strom an eine Eingangsstufe, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Empfangen einer ersten Versorgungsspannung; Empfangen eines Spannungswählereingangssignals, wobei das Spannungswählereingangssignal ein nicht invertiertes Signal und/oder ein invertiertes Signal eines Differenzsignals aufweist; und dynamisches Auswählen der kleineren Spannung von erster Versorgungsspannung und Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals als eine interne Schienenspannung für eine Eingangsstufe einer Operationsverstärkerschaltung.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner mit den Schritten: Empfangen einer zweiten Versorgungsspannung; und dynamisches Auswählen der größeren Spannung von zweiter Versorgungsspannung und Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals als eine zweite interne Schienenspannung für die Eingangsstufe der Operationsverstärkerschaltung.
Vorrichtung, die aufweist: eine Spannungswählerschaltung (102), die dafür ausgestaltet ist, eine Versorgungsspannung und ein Spannungswählereingangssignal zu empfangen, und die ferner dafür ausgestaltet ist, basierend auf der größeren Spannung von Versorgungsspannung (106) und Spannungswählereingangssignal (112) eine interne Schienenspannung zu erzeugen, wobei das Spannungswählereingangssignal nur entweder ein nicht invertiertes Signal oder ein invertiertes Signal eines Differenzsignals aufweist; und eine Eingangsverstärkerschaltung (104) mit Eingängen, die ausgebildet sind, das Differenzialsignal zu empfangen, und Ausgängen, die mit Eingängen eines eine Ausgangsspannung erzeugenden Ausgangsverstärkers gekoppelt sind, wobei wenigstens ein Teil der Eingangsverstärkerschaltung mit der internen Schienenspannung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Versorgungsspannung eine zweite Versorgungsspannung ist; die interne Schienenspannung eine zweite interne Schienenspannung ist; die Spannungswählerschaltung (102) ferner ausgebildet ist, eine erste Versorgungsspannung zu empfangen, und ferner ausgebildet ist, basierend auf der kleineren der ersten Versorgungsspannung und des Spannungswählereingangssignals eine erste interne Schienenspannung zu erzeugen; und wenigstens ein Teil der Eingangsverstärkerschaltung (104) mit der ersten internen Schienenspannung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Spannungswählereingangssignal das größere Signal von nicht invertiertem Signal und invertiertem Signal des Differenzsignals aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei das Spannungswählereingangssignal das kleinere Signal von nicht invertiertem Signal und de invertiertem Signal des Differenzsignals aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die Versorgungsspannung eine zweite Versorgungsspannung ist; die interne Schienenspannung eine zweite interne Schienenspannung ist; und die Spannungswählerschaltung (102) ferner ausgebildet ist, eine erste Versorgungsspannung zu empfangen, und ferner ausgebildet ist, eine erste interne Schienenspannung und eine dritte interne Schienenspannung zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die erste interne Schienenspannung und die dritte interne Schienenspannung auf einem Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals basieren, wobei die dritte interne Schienenspannung eine verhältnismäßig konstante Spannungsdifferenz von der ersten internen Schienenspannung beibehält, wobei wenigstens ein erster Teil der Eingangsverstärkerschaltung (104) mit der zweiten internen Schienenspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, wobei die Eingangsverstärkerschaltung (104) Folgendes aufweist: einen Spannung-Strom-Wandler (206), der ausgebildet ist, das Differenzsignal zu empfangen und das Differenzsignal in ein oder mehrere Stromsignal(e) umzuwandeln, wobei der Spannung-Strom-Wandler mit der ersten internen Schienenspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt ist; einen Stromübertragungsblock (208), der einen oder mehrere Stromspiegel aufweist und ausgebildet ist, das eine oder die mehreren Stromsignal(e) vom Spannung-Strom-Wandler zu empfangen, wobei der Stromübertragungsblock mit der ersten internen Schienenspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist; und einen Strom-Spannung-Wandler (210), der ausgebildet ist, das eine oder die mehreren Stromsignal(e) vom Stromübertragungsblock zu empfangen und das eine oder die mehreren Stromsignal(e) in ein zweites Differenzsignal umzuwandeln, wobei der Strom-Spannung-Wandler mit der ersten Versorgungsspannung und der zweiten Versorgungsspannung gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei die Spannungswählerschaltung (102) Folgendes aufweist: eine erste Diode (1212), die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und der ersten Versorgungsspannung gekoppelt ist; eine zweite Diode (1210), die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und dem Spannungswählereingangssignal gekoppelt ist; eine dritte Diode (1202), die elektrisch mit der zweiten Versorgungsspannung und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist; eine vierte Diode (1204), die elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal und der zweiten internen Schienenspannung gekoppelt ist; eine fünfte Diode (1208), die elektrisch mit der zweiten Versorgungsspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt ist; eine sechste Diode (1206), die elektrisch mit dem Spannungswählereingangssignal und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt ist; und eine Begrenzungsdiode (1214), die elektrisch mit der ersten internen Schienenspannung und der dritten internen Schienenspannung gekoppelt ist.
Verfahren zum Bereitstellen von Strom an eine Eingangsstufe, das Verfahren mit den Schritten: Empfangen einer Versorgungsspannung; Empfangen eines Spannungswählereingangssignals, wobei das Spannungswählereingangssignal nur entweder ein nicht invertiertes Signal oder ein invertiertes Signal eines Differenzsignals aufweist; und dynamisches Auswählen der Spannung von größeren Versorgungsspannung und Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals als eine interne Schienenspannung für eine Eingangsstufe einer Operationsverstärkerschaltung.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Versorgungsspannung eine zweite Versorgungsspannung ist, die interne Schienenspannung eine zweite interne Schienenspannung ist, und das Verfahren ferner mit folgenden Schritten: Empfangen einer ersten Versorgungsspannung; und dynamisches Auswählen der kleineren Spannung von erster Versorgungsspannung und Spannungspegel des Spannungswählereingangssignals als eine erste interne Schienenspannung für die Eingangsstufe der Operationsverstärkerschaltung.